A Nemzetközi Űrállomás bemutatása

1995-ös ábra a tervezett ISS-ről

Röviden nézzük át a tervezett űrállomás elemeit, ahogy az 1997-99 körül kinézett:

* Zarja (NASA / Hrunyicsev): egy egykori FGB modul, amely elektromos áramot, irányítást, meghajtást és kommunikációt biztosít az űrállomás indulásakor. Három kikötési pontja van (elöl, hátul és egy az elején, lefele nézően elhelyezve).

* Unity (NASA / Boeing): egy csatlakozó / dokkoló modul, amely összesen hat kikötési pontot (egyet elöl és hátul, illetve négyet körben az oldalán elhelyezve) biztosít.

* Zvezda (Roszkozmosz / Enyergia): a DOSz-8 űrállomás modul, létfenntartást, 2 űrhajós számára pihenőhelyet, kommunikációt, vezérlőrendszer, meghajtást és központi irányítórendszert biztosít az űrállomás számára, illetve összesen hat dokkolási pontja van (elöl-hátul, illetve négy körben az elején).

* Integrált Rácsszerkezet (NASA): Összesen 13 rácselemből álló tartószerkezet, amely a napelemek, radiátorok és robotkarok platformjaként szolgál, illetve ezeket az űrállomás többi eleméhez rögzíti. A rácsszerkezet részének tekinthető a nyolc hatalmas napelemszárny is.

* Canadarm2 és Dextre (CSA / SPAR Aerospace): A Canadarm2 egy kanadai robotkar, amely a modulokat és különféle elemeket, űrhajókat tudja mozgatni az űrállomás közelében. A Dextre egy többfeladatú robotkar és távirányítású eszköz, amely a Canadarm2 végére is rögzíthető, hogy különféle feladatokat végezzenek el vele az űrállomás külső részén.

* Destiny (NASA / Boeing): Amerikai tudományos laboratórium.

* Quest (NASA / Boeing): Amerikai légzsilip űrsétákhoz, a Unity modulhoz dokkolva.

* Pirsz (Roszkozmosz / Enyergija): Orosz légzsilip űrsétákhoz, a Zvezda „alsó” kikötési pontjára helyezték.

* Habitation Module (NASA / Boeing): Amerikai lakómodul, létfenntartást, 4-7 űrhajós számára pihenőhelyet biztosít.

* Crew Return Vehicle / CRV (NASA / Lockheed Martin és Scaled Composites): Mentőűrhajó 6-7 űrhajós számára.

* Mobile Base System (NASA / Northrop Grumman): Egy, a rácsos tartón végigfutó sínrendszer, amelyen a Canadarm2 futhat végig.

* Harmony (NASA (ESA) / Thales Alenia Space): Az ESA által barterben gyártott csatlakozómodul, hat kikötési ponttal (elöl-hátul, négy pedig körben), amely egyben raktárként és energia / adatközpontként szolgál.

* Columbus (ESA / Thales Alenia Space): Európai tudományos modul.

* Kibo (NASDA): Japán tudományos modul, amely három részletben épült ki, két túlnyomásos egységből és egy külső platformból.

* Tranquility (NASA (ESA) / Thales Alenia Space): Az ESA által barterben gyártott második csatlakozómodul, hat kikötési ponttal (elöl-hátul, négy pedig körben), ebből egyet a Kupola foglal majd el, továbbá a létfenntartó rendszernek ad otthont és raktárként is használják.

* Centrifuge Accommodations Module (NASA (NASDA)): A NASDA által barterben készülő tudományos modul, amely legfontosabb eleme, hogy itt helyeznének el egy mesterséges gravitációval kapcsolatos kísérletekhez szánt centrifugát.

* Tudományos Energia Platform (Roszkozmosz / Enyergija): Az orosz modulok energiaellátásáért felelős rácsos tartó 2 x 4 napelemszárnnyal és egy nagy méretű radiátorral, illetve egy európai robotkarral is rendelkezik.

* Univerzális Dokkoló Modul (Roszkozmosz / Enyergija és Hrunyicsev): Egy továbbfejlesztett FGB modulra épülő egység, amely 6 kikötési ponttal rendelkezik (elöl-hátul és négy körben), amelyekből kettőt az Orosz Kutatómodulok foglalnak el.

* Orosz Kutatómodul 1 és 2 (Roszkozmosz / Hrunyicsev): Két, továbbfejlesztett FGB modulra épülő orosz tudományos modul.

* Külső Tárolóplatformok (NASA): Az első időkben három, majd folyamatosan egyre több rácsos keretet terveztek elhelyezni a modulokon illetve az Integrált Rácsszerkezeten, amelyekre különféle fedélzeti rendszereket lehet rögzíteni, akár tárolási, akár működési céllal.

* Multi-Purpose Logistics Module (NASA (ASI/ESA) / Alenia Spazio): Újrafelhasználható logisztikai modul egy dokkológallérral az egyik végén. Az űrsikló rakterében lehet szállítani, majd robotkarral az űrállomáshoz csatlakoztatni, ideiglenes (és esetlegesen végleges) túlnyomásos raktárként, tároló modulként.

Az ISS 1999-es terve, a törölt (meg nem valósult) modulok nevei piros árnyékolást kaptak

Már ebből is látható, hogy a Nemzetközi Űrállomás bizony igencsak összetett és minden korábbinál ambiciózusabb terv, konkrétan jobban hasonlít a korai Freedom űrállomás tervekre, mint az 1990-es években annak megvágott verzióira – és egyértelműen túlmutatott a Mir űrállomáson is, minden szempontból. Az össztömege meghaladta a 400 tonnát, és a tartós személyzete 7 fő lehet. Viszont bármennyire is nemzetközi a program, bizonyos határokat kellett húzni – az orosz modulok energia-, hő-, adatkapcsolat- és egyéb hálózatok terén különállóak az űrállomás többi részétől. Azt, hogy a tudományos eszközök energia- és adatkapcsolatai közös szabvány szerinti csatlakozókat használjanak, nem volt megoldható az adott feltételek mellett – egyszerűen túl sokáig épültek a korábbi „saját” megoldásokra a nyugati és keleti rendszerek – legalábbis ez a hivatalos verzió. Márpedig valójában bizonyos szintig sor került rá, hiszen a Zarja és a Unity között létrehoztak ilyen kapcsokat, így az elején a Zarja látta el energiával az amerikai modulokat, míg később a rácsszerkezetre szerelt napelemekből nyert energiával lehetett egyes orosz modulban elhelyezett kísérleti egységeket táplálni.

A NASA kiképzőközpontja, benne az űrállomás főbb moduljainak, illetve háttérben az űrrepülőgépek makettjei és szimulátorai (Forrás: @NASA)

A személyzetnek hétfőtől-péntekig 8 órás munkaidőszakokat jelölnek ki, szombaton egy 4 órás munkaidőszak kerül betáblázásra, míg a vasárnap teljesen a pihenésé, de értelemszerűen ezt szükség esetén felülírhatják a halaszthatatlan feladatok. Így űrhajósonként mintegy havi 160 munkaórát lehet beosztani a feladatok végrehajtása terén. Némileg viszont ködös az, hogy a személyzet pontos összetétele hogyan nézett volna ki. A NASA 7 fős személyzetre készült, ennyit tudott volna a CRV is visszahozni, a NASDA pedig azért állapította meg nem egész 13%-ban a részvállalás mértékét, mert 7 fő esetén ez némi kerekítéssel azt jelenti, hogy az egyik űrhajóst mindig japán adná. Az ESA mintegy 8%-os részesedést vállalt, ami pedig azt jelenti, hogy hat hónapos személyzetcserével számolva minden második tartós személyzetbe kerülne ESA űrhajós. Kanada 2,4%-ot vállalt, ez hozzávetőleg azt jelentette, hogy fél éves váltások esetén minden ötödikbe kerülhetett volna bele az ő űrhajósuk. Ha ezt összegezzük, akkor az alapfelállás nagyjából az lehetett, hogy a hét fős tartós személyzetből 3-4 fő NASA űrhajós, 2 fő orosz űrhajós, 1 fő japán és 1 fő pedig európai vagy időnként kanadai űrhajós lesz. 1999-ben csatlakozott Brazília is a programhoz, de Kanadához hasonló, jelképes támogatással csak. Kína meginvitálását támogatta az európai és orosz űrügynökség, de a NASA (első sorban az amerikai törvényhozás nézeteit képviselve) ezt megvétózta.

Az ISS koncepciója menet közben számtalan folyamatos tervet, változtatást élt meg, amelyek részletes végigkövetésére itt és most nem vállalkoznék, de hogy némi rátekintést adhassak az olvasónak a felmerülő problémák méreteire, röviden felvázolnám a mentőűrhajó (Crew Return Vehicle, CRV) esetét. Az egész mentőűrhajó kérdéskör könnyen megérthető: szükséges biztosítani a személyzet menekülését, ha az űrállomáson olyan sérülés, meghibásodás vagy vészhelyzet áll elő, amikor erre azonnal szükség lehet. Egészen a Challenger-katasztrófáig viszont a NASA úgy gondolta, hogy csak megerősített „biztonsági zónákat” kell kialakítani, ahova a legénység tagjai vészhelyzet esetén visszahúzódhatnak és megvárhatják a Földről érkező segítséget. 1986-ban ezt felülvizsgálták, és elkezdtek egy mentőűrhajóban gondolkodni, alapvetően vészhelyzetekre. A visszatérésre vonatkozó opciót pedig akkor is fent kell tartani, ha a személyzet valamelyik tagjánál olyan betegség vagy sérülés lép fel, amit az űrállomás fedélzetén nem lehet megfelelően ellátni. Ennek szükségessége ugyebár a szovjet űrprogramban többször is bebizonyosodott, talán leglátványosabban a Szaljut-7 esetében, amikor 1985-ben Vlagyimir Vaszjutin húgyúti fertőzéssel indult a világűrbe. Itt van viszont egy érdekes kérdéskör is – az egyetlen visszatérésre alkalmas mentőhajó azt jelenti, hogy ahogyan anno Vaszjutin esetében is, csak a teljes személyzet térhet vissza, pusztán valakit úgy visszahozni, hogy a többiek fent maradhatnak, nem lehetséges.

A NASA HL-20 mini-űrrepülőgép terve az 1990-es évek legelejéről

A NASA először kúpos visszatérő kabinokat vizsgált, majd egyfajta mini-űrrepülőgépet, a HL-20-at, amelynek nagy előnye lett volna, hogy a légkörbe visszatérő kúpos kabinoknál fellépő 6-8 g nehézkedéssel szemben csak 2-3 g fordulhat elő, így egy sérült űrhajós visszahozatalakor kíméletesebb. A HL-20 program és támogatói viszont nagyot akartak harapni, és nem csak mentőhajóként, hanem az űrhajósok felvitelére is alkalmas többször használatos űrjárműként álmodták meg, amelynek kifejlesztési költsége viszont 2 milliárd dollárra rúgott volna – ami miatt hamarosan elkaszálták azt.

Az ESA „Viking” mentő-űrhajó terve az 1995-96-os időszakból

Európából több javaslat is érkezett a megoldásra. A nagy-britanniai British Aerospace (BAe) cég lemaradt a tervezett európai űrprogramokból (Ariane rakétacsalád, Hermés kis űrrepülőgép, Columbus űrállomás), hogy valamit megcsípjen, egy kis méretű űrkabint vázolt fel, amelyet erre a célra is fel lehetne használni. Támogatást viszont nem sikerült találniuk, így ez az elképzelés elsorvadt. Az orosz részvételnél felmerült annak a lehetősége, hogy a Szojuz űrhajókat használnák fel mentőhajóként, ez az opció folyamatosan lebegtetve volt. Az orosz Enyergija és a Hrunyicsevi gépgyár, illetve az amerikai Rockwell International cég az 1980-as évek végén fejlesztett „szuper Szojuzt”, a Zarja elnevezésű űrkabint melegítette fel, és javasolta megoldásnak. Az ESA berkeiben 1992 és 1996 között különféle űrkabint megoldások versenyeztek, amely viszont a magas költségek miatt szintén elbukott, és 1996-ban a NASA féle X-38 CRV mögé álltak be ők is.

Az X-38 tesztjármű a CRV technológiáinak kísérleti eszköze volt az 1990-es évek végén, 2000-es évek elején

A végső befutó 1996-ban a CRV mini-űrsikló lett, amit a NASA vázolt fel, és egy lecsupaszított, leegyszerűsített HL-20-nak tekinthető, amely nem kifutópályára száll le, hanem siklóernyővel ér földet. A program mögé beállt az ESA is, felajánlva azt, hogy Ariane-5 rakétákkal juttatnák fel az űrállomáshoz. A CRV-t teljesen automatizált rendszernek tervezték, és az egyszerűsítés illetve olcsóbb megoldások miatt például nem volt rajta ablak sem. Ezzel együtt a CRV program költségei meghaladták az egy milliárd amerikai dollárt...

Márpedig a költségek komoly fejfájásra adtak okot. Még 1994-ben a NASA az elfogadott tervek alapján úgy számolt, hogy 17,4 milliárd dollárba fog kerülni az ISS megépítése amerikai oldalról (érdemes megjegyezni, hogy ebbe az űrsikló utakat nem számolták bele, azok külön tételek!). Japán cirka 6-7 milliárd dollárral, az ESA (amelynek tagállamai közül csak 10 vesz részt a programból) eredetileg nagyjából 4 milliárddal számolt (ebből hozzávetőleg 1 milliárd a mentőűrhajóra ment volna), Kanada pedig mintegy 300-400 millió dolláros költségekkel kalkulált. A probléma csak az volt, hogy egyre nyilvánvalóbbá vált: ezek nagyon alálőtt összegek. 1997 szeptemberében a Boeing jelezte, hogy nem tudja tartani a tervezett költségvetést, részben annak köszönhetően, hogy az orosz modulok lassan vagy szinte egyáltalán nem haladnak. A probléma leginkább az volt, hogy hiába fizetett a NASA 190 millió dollárt ki a Roszkozmosznak a Zarja modul megépítéséért, a Hrunyicsevi gépgyár nem kapta meg a pénz jó részét. Ehhez persze azt is hozzá kell tenni, hogy az amerikai modulok elkészülte is csúszott, ráadásul a vártnál többe kerültek, de mivel volt másra mutogatni, így ezek kevesebb figyelmet kaptak.

A Zarja előkészítése

A Zarja előélete eleve nem volt egy diadalmenet. Az ISS megépítésének korai, orosz javaslata arra épült, hogy az Enyergija cég DOSz-8 (Zvezda) modulja lesz az első, és ezt követné több orosz modul, amelyhez később érkeznének az amerikai modulok. Az amerikai elképzelés ezzel szemben fordított lett volna, így az orosz modulok csak kiegészítették volna a Freedom-féle elképzelést. A Hrunyicsevi gépgyár képviselője vázolt fel egy javaslatot, hogy egy FGB modulra épülő bázismodul lenne az első, ehhez csatlakozna az első amerikai csatlakozó / dokkolómodul (a Unity) és utána jönne a Zvezda. Az elképzelés tetszett az amerikaiaknak, ráadásul mivel ők fizetnék ki, így kvázi amerikai modulnak lehet(ne) tekinteni (ettől függetlenül azóta is sokszor az orosz modulok közé sorolják, és mivel a felügyelete a CUP-ból folyik, így az orosz szegmensbe tartozik). A Roszkozmosz és az Enyergija nem örült annyira ennek a fejleménynek, de végül is beleegyeztek abba, hogy a Zarja legyen az induló egység. Az eredeti tervek szerint 1997-ben már fent kell keringenie a Zarjának, a Unitynek és a Zvezdának, ez a három modul pedig lehetővé teszi azt, hogy egy három fős tartós személyzet kezdhesse meg a munkát a fedélzetén. A baj annyi, hogy a legtöbb modul csúszott – a Zarja kivételével, ami végül határidőre elkészült, és 1997 végén várhatóan elindulhat(na), míg a Unity egy kicsit később, de legkésőbb 1998 elején. Csakhogy 1996 végére kiderült, hogy a Zvezda a pénzhiány miatt nem fog 1998-ban elkészülni. A Zarja indítását így eltolták 1997 novemberéről 1998 júniusára, és a Zvezda várható indítását pedig 1997 végéről először 1998 áprilisára, majd novemberére.

A Zvezda modul 1997 októberében, jól látható, hogy milyen messze van a kész állapottól....

Csakhogy a Zvezda építése és tesztelése továbbra is csigalassúsággal haladt, márpedig nélküle nincs mód a pályaemelő manőverekre és a tartós pályán tartásra, legalábbis egy ideig. Vagyis a Zarja (és a hozzá csatlakozó modulok) ebben a formában felesleges felküldeni, hiszen ha a tervezett pályára állítják, akkor lehet, hogy az előtt beleér a sűrűbb légkörbe, és elég, mielőtt a Zvezda megérkezne. A NASA utasítást adott arra 1997-ben, hogy egy ideiglenes, és ha szükséges, végleges meghajtó modullal kiváltsák a Zvezda irányító és pályamódosító feladatait. Az első ilyen egység egy átalakított „űrvontató” (bár az „űrtoló” helyesebb kifejezés lenne), amelyet eredetileg katonai kémműholdak pályamódosításaira terveztek. Az Interim Control Module (ICM, Ideiglenes Irányító Modul) el is készült, ahogy a tervek is egy „végleges” pályaemelő feladatot ellátni képes modulra, ami ISS Propulsion Module (Nemzetközi Űrállomás Meghajtómodul) névre hallgatott.

Az elkészült ICM 1999-ben

A Zarja („Napkelte”, a nemzetközi együttműködés új korszakára utalva) tehát afféle bázismodulnak indult, eredetileg csak a Zvezda érkezéséig látta volna el a kommunikációs, irányító és manőverező feladatokat, ami 6-8 hónap lett volna. Az indításkor 19 323 kg-os, 12,56 méter hosszú és mintegy 4 méter átmérőjű modul az Almaz kéműrállomás program űrhajójának, a TKSz-nek a lakó-műszaki moduljára, az FGB-re épült. Az FGB volt ugye a Mir űrállomás Kvant-2, Krisztall, Szpektr és Priroda moduljainak alapja is, illetve a bázisán készült a Kvant-1 is. Maga a Zarja viszont eredetileg a Szkiff lézer-fegyverzetű, illetve a Kaszkád rakéta-fegyverzetű „vadászműhold” programok félkész elemeiből lett összelegózva.

A Zarja számítógépes ábrája, a korábbi FGB modulokhoz képest a kerek kikötő-modulja a leglátványosabb újdonsága

A Zarja viszont alaposan át lett tervezve a korábbi hasonló modulokhoz képest, alapból a modul elején és hátulján volt egy-egy kikötési pont, e mellé az elülső részen elhelyezett, gömb alakú kikötőmoduljának aljára is kapott egyet, amelyet felkészítettek arra, hogy Szojuz és Progressz űrhajók is bedokkolhassanak a Kursz segedelmével, illetve a Progressz űrhajók hajtóanyagot is tudnak áttölteni a Zarja összesen 16 hajtóanyag-tartályába (amelyek 5,4 tonnányit tudnak tárolni belőle), illetve majd a Zarján keresztül a Zvezdába.

A Zarja építés / felkészítés alatt

A túlnyomásos felső térfogata 71,9 köbméter, de alapvetően „raktár” feladatra rendezték be, két oldalt szekrényekkel teletömve. Az energiarendszere két 11 méteres napelemszárnyból és hat nikkel-kadmium akkumulátorból állt, amelyek 3 kW elektromos energiát tudnak biztosítani. Mivel a Zarja egyik feladata az első amerikai modulok energia-ellátása, amíg az Integrált Rácsszerkezet és a rájuk szerelt napelemek el nem készülnek.

A Unity modul felkészítése az űrsiklóba való behelyezés előtt

Az Egyesült Államokban pedig már készen állt a Unity („Egység”) modul, amely összesen hat kikötési ponttal bírt, és egyfajta összefogó-modulja a kezdeni amerikai részegységeknek – külső rögzítési pontjaira lehet majd az első rácsos tartókat felszerelni, illetve a belterében a hozzá rögzített modulok elektromos, vezérlő- és adatkábelei is átfutnak. Mivel a Unity nem rendelkezik napelemekkel, így az első időkben az Zarja látja el energiával, viszont úgy döntenek, hogy a Unity is kap egy kisebb teljesítményű (és kisebb adatátviteli képességű) kommunikációs rendszert, hogy az orosz modul(ok) esetleges meghibásodása esetén is legyen tartalék megoldás. A Unity 1997 végére elkészült, más szóval az ISS építése a küszöbön állt...

A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!