Estación espacial

La primera mención de algo parecido a una estación espacial apareció en " La Luna de Ladrillo " de Edward Everett Hale , de 1868. ^{[ 2 ]} Los primeros en considerar seriamente, desde un punto de vista científico, las estaciones espaciales fueron Konstantin Tsiolkovsky y Hermann Oberth, con una diferencia de aproximadamente dos décadas a principios del siglo XX. ^{[ 3 ]}

En 1929, se publicó El problema de los viajes espaciales de Herman Potočnik , el primero en imaginar una estación espacial de "rueda giratoria" para crear gravedad artificial . ^{[ 2 ]} Conceptualizado durante la Segunda Guerra Mundial , el " cañón solar " era un arma orbital teórica que orbitaba la Tierra a una altura de 8200 kilómetros (5100 millas) . Nunca se realizó ninguna investigación adicional. ^{[ 4 ]} En 1951, Wernher von Braun publicó un concepto para una estación espacial de rueda giratoria en Collier's Weekly , haciendo referencia a la idea de Potočnik. Sin embargo, el desarrollo de una estación giratoria nunca se inició en el siglo XX. ^{[ 3 ]} 

El primer ser humano voló al espacio y completó la primera órbita el 12 de abril de 1961, a bordo de la Vostok 1 .

Los primeros diseños de estaciones espaciales eran principalmente conceptos en papel, pero el trabajo realizado entre 1959 y 1961 en Convair dio como resultado una maqueta a escala real de la Estación de Investigación Astronómica Tripulada para su evaluación en tierra. ^{[ 5 ]} El programa Apolo tenía en su planificación inicial, en lugar de un alunizaje, un vuelo orbital lunar tripulado y una estación de laboratorio orbital en órbita terrestre, a veces llamada Proyecto Olimpo , como dos objetivos de programa diferentes, hasta que la administración Kennedy aceleró el programa Apolo y lo centró en lo que originalmente se planeó para después, el alunizaje. La estación espacial del Proyecto Olimpo, o laboratorio orbital del programa Apolo, se propuso como una estructura desplegada en el espacio con el acoplamiento del módulo de mando y servicio Apolo . ^{[ 6 ]} Aunque nunca se realizó, el módulo de mando y servicio Apolo realizaría maniobras de acoplamiento y eventualmente se convertiría en un módulo orbital lunar que se usaría para propósitos similares a los de una estación.

Pero antes de eso, el programa Gemini allanó el camino y logró el primer encuentro espacial (sin acoplamiento) con Gemini 6 y Gemini 7 en 1965. Posteriormente, en 1966, Neil Armstrong realizó en Gemini 8 el primer acoplamiento espacial de la historia, mientras que en 1967 Kosmos 186 y Kosmos 188 fueron las primeras naves espaciales que se acoplaron automáticamente.

En enero de 1969, las naves Soyuz 4 y Soyuz 5 realizaron el primer traslado de tripulación acoplada, aunque no interno, y en marzo, el Apolo 9 realizó el primer traslado interno de astronautas entre dos naves espaciales acopladas.

En 1971, la Unión Soviética desarrolló y lanzó la primera estación espacial del mundo, la Salyut 1. [ ^{7 ] A} las series Almaz y Salyut se unieron posteriormente Skylab , Mir , Tiangong-1 y Tiangong-2 . El hardware desarrollado durante los esfuerzos soviéticos iniciales sigue en uso, y sus variantes evolucionadas constituyen una parte considerable de la ISS, que orbita en la actualidad. Cada miembro de la tripulación permanece a bordo de la estación durante semanas o meses, pero rara vez más de un año.

Las primeras estaciones eran diseños monolíticos que se construían y lanzaban en una sola pieza, y generalmente contenían todos sus suministros y equipos experimentales. Posteriormente, se lanzaba una tripulación para unirse a la estación y realizar investigaciones. Una vez agotados los suministros, la estación era abandonada. ^{[ 7 ]}

La primera estación espacial fue Salyut 1 , lanzada por la Unión Soviética el 19 de abril de 1971. Todas las primeras estaciones soviéticas se denominaban "Salyut", pero existían dos tipos distintos: civiles y militares. Las estaciones militares, Salyut 2 , Salyut 3 y Salyut 5 , también se conocían como estaciones Almaz . ^{[ 8 ]}

Las estaciones civiles Salyut 6 y Salyut 7 se construyeron con dos puertos de acoplamiento, lo que permitía la visita de una segunda tripulación, que traía consigo una nueva nave espacial; el transbordador Soyuz podía permanecer 90 días en el espacio, tras lo cual debía ser reemplazado por una nueva nave Soyuz. ^{[ 9 ]} Esto permitía que una tripulación operara la estación de forma continua. El Skylab estadounidense (1973-1979) también estaba equipado con dos puertos de acoplamiento, como las estaciones de segunda generación, pero el puerto adicional nunca se utilizó. La presencia de un segundo puerto en las nuevas estaciones permitía acoplar vehículos de suministro Progress , lo que significaba que se podían traer suministros frescos para apoyar misiones de larga duración. Este concepto se amplió en la Salyut 7, que se acopló de forma permanente con un remolcador TKS poco antes de ser abandonada; esto sirvió como prueba de concepto para el uso de estaciones espaciales modulares. Las Salyut posteriores pueden considerarse razonablemente como una transición entre los dos grupos. ^{[ 8 ]}

A diferencia de las estaciones anteriores, la estación espacial soviética Mir tenía un diseño modular ; se lanzaba una unidad central y posteriormente se añadían módulos adicionales, generalmente con una función específica. Este método permite una mayor flexibilidad operativa, además de eliminar la necesidad de un único vehículo de lanzamiento de enorme potencia . Las estaciones modulares también están diseñadas desde el principio para que sus suministros sean proporcionados por naves de apoyo logístico, lo que permite una vida útil más larga a costa de requerir lanzamientos de apoyo regulares. ^{[ 10 ]}

La ISS está dividida en dos secciones principales: el Segmento Orbital Ruso (ROS) y el Segmento Orbital Estadounidense (USOS). El primer módulo de la ISS, Zarya , fue lanzado en 1998. ^{[ 11 ]}

Los módulos de «segunda generación» del Segmento Orbital Ruso pudieron lanzarse a bordo del cohete Protón , alcanzar la órbita correcta y acoplarse sin intervención humana. ^{[ 12 ]} Las conexiones para energía, datos, gases y propulsores se realizan automáticamente. El enfoque autónomo ruso permite el ensamblaje de estaciones espaciales antes del lanzamiento de la tripulación.

Los módulos rusos de "segunda generación" pueden reconfigurarse para adaptarse a las necesidades cambiantes. En 2009, RKK Energia consideró la posibilidad de retirar y reutilizar algunos módulos del ROS en el Complejo Orbital Pilotado de Ensamblaje y Experimentación una vez finalizada la misión de la ISS. ^{[ 13 ]} Sin embargo, en septiembre de 2017, el director de Roscosmos declaró que se había estudiado la viabilidad técnica de separar la estación para formar el OPSEK, y que ya no existían planes para separar el segmento ruso de la ISS. ^{[ 14 ]}

En cambio, los módulos principales de EE. UU. se lanzaron en el transbordador espacial y fueron acoplados a la ISS por las tripulaciones durante las actividades extravehiculares (EVA) . En ese momento también se realizan las conexiones para la energía eléctrica, los datos, la propulsión y los fluidos de refrigeración, lo que da como resultado un bloque integrado de módulos que no está diseñado para ser desmontado y debe ser desorbitado como una sola masa. ^{[ 15 ]}

Axiom Station es una estación espacial comercial planificada que comenzará como un único módulo acoplado a la ISS. Axiom Space obtuvo la aprobación de la NASA para el proyecto en enero de 2020. Se espera que el primer módulo, el Módulo de Transferencia de Energía de Carga Útil (PPTM), se lance a la ISS no antes de 2027. ^{[ 16 ]} El PPTM permanecerá en la ISS hasta el lanzamiento del módulo Hábitat Uno (Hab-1) de Axiom, aproximadamente un año después, tras lo cual se separará de la ISS para unirse a Hab-1. ^{[ 16 ]}

El primer laboratorio espacial de China, Tiangong-1, fue lanzado en septiembre de 2011. ^{[ 17 ]} La nave no tripulada Shenzhou 8 realizó con éxito un encuentro y acoplamiento automático en noviembre de 2011. La nave tripulada Shenzhou 9 se acopló con Tiangong-1 en junio de 2012, seguida por la nave tripulada Shenzhou 10 en 2013. ^{[ 18 ] [ 19 ]}

Según la Oficina de Ingeniería Espacial Tripulada de China , Tiangong-1 reingresó a la atmósfera sobre el Océano Pacífico Sur , al noroeste de Tahití , el 2 de abril de 2018 a las 00:15 UTC. ^{[ 20 ] [ 21 ]}

Un segundo laboratorio espacial, Tiangong-2, fue lanzado en septiembre de 2016, mientras que un plan para Tiangong-3 se fusionó con Tiangong-2. ^{[ 22 ]} La estación realizó una reentrada controlada el 19 de julio de 2019 y se desintegró sobre el Océano Pacífico Sur. ^{[ 23 ]}

La Estación Espacial Tiangong ( chino :天宫; pinyin : Tiāngōng ; lit. ' Palacio Celestial ' ), cuyo primer módulo fue lanzado el 29 de abril de 2021, ^{[ 24 ]} se encuentra en órbita terrestre baja, entre 340 y 450 kilómetros sobre la Tierra con una inclinación orbital de 42° a 43°. El módulo central se amplió en 2022 con dos módulos de laboratorio, lo que elevó la capacidad total de la estación a seis tripulantes. La estación se completó el 5 de noviembre de 2022. ^{[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]}

Las estaciones espaciales están hechas de materiales duraderos que deben soportar la radiación espacial , la presión interna, los micrometeoritos , los efectos térmicos del sol y las bajas temperaturas durante largos períodos de tiempo. Generalmente están hechas de acero inoxidable , titanio y aleaciones de aluminio de alta calidad , con capas de aislamiento como Kevlar como protección balística. ^{[ 50 ]}

La Estación Espacial Internacional (EEI) cuenta con un único módulo inflable, el Módulo de Actividad Expandible Bigelow , que se instaló en abril  de 2016 tras ser entregado a la EEI en la misión de reabastecimiento SpaceX CRS-8 . ^{[ 51 ] [ 52 ]} Este módulo, basado en investigaciones de la NASA de la década de 1990, pesa 1400 kilogramos (3100 lb) y fue transportado comprimido antes de ser acoplado a la EEI por el brazo de la estación espacial e inflado para proporcionar un volumen de 16 metros cúbicos (21 yd³ ) . Aunque inicialmente fue diseñado para una vida útil de 2 años, todavía estaba acoplado y se utilizaba para almacenamiento en agosto de 2022. ^{[ 53 ] [ 54 ]}    

• Salyut 1 : primera estación espacial, lanzada en 1971.
• Skylab – lanzado en un solo lanzamiento en mayo de 1973
• Mir : la primera estación espacial modular ensamblada en órbita.
• Estación Espacial Internacional : estación espacial modular ensamblada en órbita.
• Estación espacial Tiangong – Estación espacial china

El entorno de la estación espacial presenta diversos desafíos para la habitabilidad humana, incluyendo problemas a corto plazo como el suministro limitado de aire, agua y alimentos y la necesidad de gestionar el calor residual , y problemas a largo plazo como la ingravidez y los niveles relativamente altos de radiación ionizante . Estas condiciones pueden generar problemas de salud a largo plazo para los habitantes de la estación espacial, incluyendo atrofia muscular , deterioro óseo , trastornos del equilibrio , trastornos de la visión y un mayor riesgo de cáncer . ^{[ 55 ]}

Los futuros hábitats espaciales podrían intentar abordar estos problemas y diseñarse para ser habitados más allá de las semanas o meses que suelen durar las misiones actuales. Entre las posibles soluciones se incluyen la creación de gravedad artificial mediante una estructura giratoria , la incorporación de blindaje contra la radiación y el desarrollo de ecosistemas agrícolas in situ. Algunos diseños incluso podrían albergar a un gran número de personas, convirtiéndose esencialmente en "ciudades en el espacio" donde residirían de forma semipermanente. ^{[ 56 ]}

Los mohos que se desarrollan a bordo de las estaciones espaciales pueden producir ácidos que degradan metales, vidrio y caucho. A pesar de la creciente variedad de métodos moleculares para detectar microorganismos, aún no se han encontrado métodos rápidos y fiables para evaluar la viabilidad diferencial de las células microbianas en función de su linaje filogenético. ^{[ 57 ]}

Al igual que las naves espaciales no tripuladas cercanas al Sol, las estaciones espaciales en el sistema solar interior generalmente dependen de paneles solares para obtener energía. ^{[ 58 ]}

El aire y el agua de la estación espacial se transportan desde la Tierra en naves espaciales antes de ser reciclados. El oxígeno suplementario puede ser suministrado por un generador de oxígeno de combustible sólido . ^{[ 59 ]}

La última estación espacial de uso militar fue la soviética Salyut 5 , que fue lanzada bajo el programa Almaz y orbitó entre 1976 y 1977. ^{[ 60 ] [ 61 ] [ 62 ]}

Muchas naves espaciales se utilizan para acoplarse con las estaciones espaciales. El vuelo Soyuz T-15, entre marzo y julio de 1986, fue la primera y, hasta 2016, la única nave espacial en visitar dos estaciones espaciales diferentes: Mir y Salyut 7. ^{[ 65 ]}

La investigación realizada en la Mir incluyó el primer proyecto de investigación espacial a largo plazo de la ESA, EUROMIR  95, que duró 179  días e incluyó 35 experimentos científicos. ^{[ 104 ]}

Durante los primeros 20 años de funcionamiento de la Estación Espacial Internacional, se realizaron alrededor de 3000 experimentos científicos en las áreas de biología y biotecnología, desarrollo tecnológico, actividades educativas, investigación humana, ciencias físicas y ciencias de la Tierra y el espacio. ^{[ 105 ] [ 106 ]}

En la Estación Espacial Internacional , los visitantes a veces pagan 50 millones de dólares para pasar una semana viviendo como un astronauta . Se prevé que el turismo espacial se expanda una vez que los costos de lanzamiento se reduzcan lo suficiente. Para finales de la década de 2020, los hoteles espaciales podrían volverse relativamente comunes.