Den internasjonale romstasjonen

Den internasjonale romstasjonen beveger seg i en bane med ekvatorvinkel 51,6 grader, som betyr at den kommer så langt nord og sør som 51,6 grader fra ekvator. Området under banen omfatter omkring 85 prosent av Jordens overflate og 95 prosent av befolkningen. 51,6 grader er tilpasset oppskytningen av russiske Sojus og Progress romfartøyer fra Bajkonur. Stasjonen kan under gunstige forhold ses med det blotte øye fra det sørlige Norge lavt over horisonten i sørlig retning.

Banen er nesten sirkelformet, og høyden over jordoverflaten varierer mellom omtrent 330 kilometer og 410 kilometer. Gjennomsnittshastigheten er 27 724 kilometer i timen (7,7 kilometer per sekund), slik at stasjonen gjennomfører 15,7 omløp per døgn med en omløpstid på 91,6 minutter. Banehøyden ble valgt for å holde drivstofforbruket nede ved oppskytning av romfartøyene som skulle levere seksjoner, forsyninger eller nye mannskaper. Besparelsen var særlig stor ved bruk av romfergen, det og førte til at en noe større nyttelast kunne fraktes til stasjonen.

Luftmolekyler fra den øvre atmosfæren gir en bremseeffekt, spesielt på de store flatene. Bremseeffekten gir under vanlige forhold et høydetap på 30–50 meter per dag, men høydetapet kan være betydelig større når jordatmosfæren varmes opp og utvider seg som følge av stor solaktivitet. Banehøyden må derfor økes fra tid til annen med romstasjonens egne motorer (særlig to i bakkant av seksjonen Zvezda) eller motorer i besøkende romfartøyer.

Baneendringer blir også gjennomført for å øke sikkerhetsmarginene ved passeringer av romskrap. (se nedenfor under Spesielle faremomenter)

Den viktigste strømforsyningskilden for hele stasjonen er fire sett solcellevinger på det tverrgående rammeverket. Hvert sett solcellevinger består av fire utfellbare, 34,2 meter lange paneler som gir en effekt på 32 kilowatt som nye. Panelene er dobbeltsidige – mens den ene siden bruker direkte sollys, vil den andre kunne nyttiggjøre lys reflektert av Jorden.

Solvingene vil automatisk følge Sola ved dreibare ledd på det tverrgående rammeverket. Elektrisiteten lagres i nikkel-hydrogenbatterier for bruk om natten og når belastningen er stor. Spesielle avledere hindrer uønskede overslag forårsaket av et høyt spenningspotensial mellom stasjonen og ionosfæren den beveger seg i.

Det store strømforbruket i romstasjonens systemer og eksperimenter resulterer i varme, og de trykksatte seksjonene må kjøles ned. Stasjonens kjølesystem bruker ammoniakk som kjølemedium, og avgir oppsamlet varme til rommet gjennom varmevekslere montert på det tverrgående rammeverket.

Av hensyn til strømproduksjonen, temperaturstyring og kommunikasjon med bakken er det viktig å kjenne ikke bare stasjonens posisjon i banen, men også dens orientering. Stillingen eller orienteringen styres på to måter, med gyroskoper eller små rakettmotorer.

Gyroskoper er den vanlige metoden, og fire stykker er montert på toppen av Node 1/Unity. Hvert gyroskop har et 98 kilograms svinghjul som roterer hele 6600 ganger i minuttet i en kardangopphengning. Når en rotasjonsakse beveges, vil en resultantkraft dreie hele stasjonen, og i et samspill mellom gyroskopene vil man kunne oppnå en hvilken som helst stilling eller holde stasjonen helt i ro. Ved feil tar et russisk stillingskontrollsystem, basert på bruk av små rakettmotorer, over. Tilkoblede romfartøyer kan også bidra med stillingskontroll.

Den trykksatte delen av stasjonen har en atmosfære med sammensetning og trykk som vanlig luft ved havoverflaten på Jorden.

Atmosfæren renses for karbondioksid primært av det russiske Vozdukh-systemet i Zvezda. Andre biprodukter av menneskelig metabolisme, slik som metan fra tarmene og ammoniakk i svette, fjernes ved hjelp av trekullfiltre. Nytt oksygen fremstilles ved elektrolyse av vann i den russiske Elektron-generatoren i Zvezda og et ESA-levert system i Node 3/Tranquility.

Elektrolyseprodusert hydrogen kan kombineres med karbondioksid fra kabinatmosfæren og omdannes til vann og metan eller slippes ut i rommet.

Stasjonen har et forråd av oksygen i trykktanker, og det leveres dessuten jevnlig til stasjonen. I en nødssituasjon kan man bruke kjemisk produsert oksygen, det vil si fra en forbrenning av litiumperklorat i patroner.

Det går med omkring 4,4 liter vann per døgn til drikke og vask for hvert besetningsmedlem. Rent vann fremstilles ved filtrering og destillasjon av kondensert atmosfærefuktighet, av spillvann, urin og flytende avføring. Vannet som produseres på romstasjonen er renere enn det de fleste mennesker kan tappe fra springen. I tillegg blir vann sendt opp med forsyningsfartøyer.

Den internasjonale romstasjonen har vært kontinuerlig bemannet siden 2. november 2000, da amerikaneren William McMichael Shepherd (stasjonssjef) og de russiske tekniske medlemmene Sergej Konstantinovitsj Krikaljov og Jurij Pavlovitsj Gidzenko koblet seg til i det russiske romfartøyet Sojus TM-31. Dette var Ekspedisjon 1, og senere mannskaper har vært identifisert som Ekspedisjon 2, 3, 4 og så videre. Besetningene har hatt vekselvis og i hovedsak amerikanske/russiske stasjonssjefer, og besto for Ekspedisjon 1 til 6's vedkommende av tre medlemmer. Ekspedisjon 7 til 12 ble av sikkerhetsmessige årsaker redusert til to etter ulykken med romfergen Columbia. Fra Ekspedisjon 13 ble antallet økt gradvis til det nådde seks fra Ekspedisjon 20. Stasjonen er egentlig konstruert for et mannskap på syv, noe som igjen er oppnåelig fra 2020 med kommersielle aktører som SpaceX og Boeing som øker oppskytningsmuligheter for astronauter.

Oppholdstiden for besetningene som utgjør den permanente bemanningen, er vanligvis bortimot seks måneder. I tillegg til den faste bemanningen har romstasjonen hatt korttidsbesøk av romfergeastronauter, og det største antall mennesker om bord på én gang har vært 13. Dessuten ble det i tidsrommet april 2001 til oktober 2009 gjennomført syv til ni dagers opphold av betalende gjester – såkalte spaceflight participants – på en spesialavtale mellom det amerikanskregistrerte selskapet Space Adventures, Ltd. og den russiske nasjonale romorganisasjonen Roskosmos.

Den første spaceflight participant var den amerikanske mangemillionæren, ingeniøren og investeringsrådgiveren Dennis Anthony Tito. Han var i april/mai 2001, etter et 900 timers treningsprogram, nesten åtte dager i rommet, hvorav mesteparten i Den internasjonale romstasjonen.

Arbeidsdagene følger vanligvis et fast tidsskjema fra vekking til soveperioden begynner. Den normale arbeidsdagen er ti timer fem dager i uken og fem timer på lørdag. Resten av tiden brukes til rekreasjon eller utestående arbeid. En dag har vanligvis tre måltider og to timers fysisk trening.

Spesielle faremomenter for mannskapet i romstasjonen er treff av romskrap og mikrometeoroider, og dessuten stråling.

Romskrap omfatter en rekke forskjellige objekter av ulik størrelse fra døde satellitter, brukte rakett-trinn og fragmenter etter prøver med antisatellittvåpen til malingsflak, slagg fra faststoffrakettmotorer og for eksempel ørsmå kobbernåler fra militære kommunikasjonseksperimenter. Mikrometeoroidene stammer fra kometer eller asteroider.

Større legemer kan ødelegge stasjonen ved kollisjon, men utgjør en relativt liten fare fordi de kan oppdages og følges ved hjelp av optiske instrumenter eller radar på bakken, i hvert fall hvis størrelsen er over noen få centimeter. Ved fare for kollisjon vil romstasjonen endre banen, vanligvis med små rakettmotorer. Slike unnvikende manøvrer har vært utført ved flere anledninger – i perioden 1999–2018 ble 25 slike manøvre gjennomført, altså litt over én per år i gjennomsnitt.

Små partikler er farlige fordi de er tallrike, ikke kan varsles på forhånd og at de på grunn av hastigheten har en overraskende stor gjennomslagskraft. Kollisjoner kan oppdages som små hull eller kratre, og spesielt utsatt er stasjonens store solcellevinger. Sårbarheten er stor for astronauter i arbeid ute i rommet – selv et 0,5 millimeters malingsflak vil kunne punktere en romdrakt. Flere seksjoner er beskyttet ved et slags skjold av et forholdsvis tynt materiale som delvis vil fordampe i treffpunktet. Det som fortsetter innover mot stasjonens trykkskall er således en blanding av gass og meget små materialfragmenter med vesentlig redusert gjennomslagskraft. Romstasjonen har frem til 2020 ikke vært utsatt for kollisjonsskader av betydning, men det er både merker og små ubetydelige hull på romstasjonen og solcellene, og mannskapet kan innimellom høre et smell som tyder på at romskrap har truffet uten at det har medført fare.

Hva stråling angår, er romstasjonen delvis beskyttet av Jordens magnetfelt, men stor solaktivitet har i enkelte tilfeller ført til at stasjonens stilling har måttet endres eller mannskapet dirigeres til russiske seksjoner med bedre skjerming. Generelt regnes strålingsnivået i romstasjonen for å være omkring fem ganger større enn i høytgående passasjerfly.

Helt fra begynnelsen har et hovedmålet for forskningen på ISS vært å utnytte mikrogravitasjonen i studier innenfor biologi (inklusive biomedisin og bioteknologi), fysikk (inklusive væskers fysikk og kvantefysikk), materialteknologi, astronomi (inklusive kosmologi og astrofysikk), meteorologi og jordobservasjon. Det legges vekt på at forskningen skal gi viten og/eller resultere i produkter som kommer til nytte i dagliglivet her på Jorden, men stasjonen vil også i stadig større grad fremover bli brukt til å finne løsninger på de problemene som gjelder for lange, bemannede ferder ut i rommet.

Av nyere eksperimenter med en nytteeffekt nede på Jorden kan nevnes ett som vil kunne gi en vaksine mot Salmonella. Et annet kan føre til et luftrenseanlegg i stand til å stoppe 98 prosent av alle luftbårne, sykdomsfremkallende stoffer som ledes gjennom anlegget. Et tredje vil kunne muliggjøre bruken av ultralyd langt av gårde for diagnose av skader og sykdommer. Et fjerde gjelder mikroinnkapsling av medisiner for mer effektiv behandling av sykdommer som kreft eller diabetes.

Det hevdes at bruken av et nytt og bedre materiale i de hardt belastede turbinbladene på jetmotorer ikke hadde vært mulig uten forutgående eksperimenter i romstasjonen. Det er gjennomført tusenvis av vitenskapelige/tekniske eksperimenter og undersøkelser om bord på ISS.

Av norske instrumenter og utstyr på stasjonen kan nevnes planteforsøk med vårskrinneblom i et europeisk minidrivhus og prøving av et instrument ved navn ANITA (Analysing Interferometer for Ambient Air) for måling av luftkvaliteten om bord. Bak plantevekstforsøket står CIRiS (tidligere Plantebiosenteret) i Trondheim, som også hadde ESAs kontrollsenter (N-USOC) for en planteforskningsmodul på ISS fram til 2019. Plantevekstforsøkene drives ikke bare med tanke på fremtidige bemannede ferder langt ut i rommet, de vil også kunne gi bedre planter for bruk på landjorda. ANITA er utviklet ved SINTEF i samarbeid med det tyske selskapet Kayser-Threde. Dessuten har NORAIS, et norsk AIS (Automatic Identification System)-instrument for skipsregistrering, vært i bruk på stasjonen med godt resultat i perioden juni 2010 til desember 2019.

Det russiske segmentet drives og styres av den nasjonale romorganisasjonen Roskosmos gjennom et kontrollsenter i Koroljov utenfor Moskva. Russland har rett til den neste halvparten av mannskapstiden i romstasjonen. Fordelingen av resterende mannskapstid og utstyr i øvrige seksjoner er omtrent slik:

Columbus: 51 prosent for ESA, 46,7 prosent for NASA og 2,3 prosent for CSA (Canadian Space Agency). Kibo: 51 prosent for JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency), 46,7 prosent for NASA og 2,3 prosent for CSA. Destiny: 97,7 prosent for NASA og 2,3 prosent for CSA. Mannskapstid, elektrisk kraft og rett til kjøp av tjenester slik som datakommunikasjon er fordelt med 76,6 prosent for NASA, 12,8 prosent for JAXA, 8,3 prosent for ESA og 2,3 prosent for CSA.

Kontinuerlig bruk av romstasjonen er helt avhengig av pålitelige transportsystemer for frakt av mannskaper, forsyninger (mat, vann, oksygen, luft, drivstoff, klær og så videre) og utstyr.

Transportsystemene frem til juli 2011 omfattet den amerikanske romfergen, russiske bemannede Sojus romfartøyer og ubemannede Progress forsyningsfartøyer, ESAs ubemannede ATV og Japans ubemannede HTV.

Før romfergene ble tatt ut av tjeneste i juli 2011, fraktet de mannskaper opp og ned, opptil 25 tonn nyttelast opp og 18,6 tonn ned.

Sojus-romfartøyene av typen MS kan frakte tre mennesker opp og ned, dessuten 30 kilo annen last opp og 50 kilo ned. Transporttjenesten ordnes slik at to Sojus-fartøyer hele tiden er koblet til stasjonen for bruk i tilfelle det skulle oppstå behov for evakuering.

Det ubemannede forsyningsfartøyet Progress har mange ytre likhetstrekk med Sojus, men er konstruert for engangsbruk og blir ødelagt i møtet med atmosfæren under tilbakevendingen. Største mengde nyttelast opp er rundt tre tonn.

ESAs ATV og Japans HTV er også konstruert for engangsbruk. For ATV er mengden nyttelast under trykk opptil 7,7 tonn, for HTV 6 tonn.

NASAs romfergeflåte ble permanent satt på bakken før en etterfølger var klar, noe som førte til at USA måtte leie forholdsvis dyr seteplass på russiske Sojus romfartøyer helt fram til 2020. NASA tok initiativet til etterfølgerne Crew Dragon fra SpaceX og Starliner fra Boeing, som begge drives på kommersielt grunnlag fra 2020, med såkalte commercial crews.

25. mai 2012 ble et kommersielt ubemannet romfartøy for første gang koblet til Den internasjonale romstasjonen. En operativ utgave av Cargo Dragon skal frakter en nyttelast på opptil seks tonn til stasjonen mens den bemannede utgaven Crew Dragon har plass til inntil syv astronauter. Cygnus er et annet nyttelastfartøy som benyttes for frakt til romstasjonen ISS, og ble skutt opp på sin første testferd 18. september 2013.

• USA
• Russland
• Japan
• Canada

Dessuten elleve nasjoner gjennom den europeiske romorganisasjonen ESA:

• Belgia
• Danmark
• Frankrike
• Italia
• Nederland
• Norge
• Spania
• Storbritannia
• Sveits
• Sverige
• Tyskland

• Den internasjonale romstasjonen – oppbygning
• omløpstid – romteknikk

• NASAs side om Den internasjonale romstasjonen
• Følg romstasjonen direkte