Electrónica, Electricidad y Telecomunicaciones: Ensamblando la Estación Espacial Internacional (EEI), International Space Station (ISS)

La Estación Espacial Internacional es una nave espacial con tripulación que gira alrededor de la Tierra en una órbita baja, con un perigeo de 278Km, un apogeo de 460Km y un angulo de inclinación de su plano con respecto al plano del ecuador de 51,6 º. Viaja a una velocidad promedio de 27.724Km/h y demora algo más de 90 minutos en dar una vuelta a la Tierra. Es un fabuloso logro de la ingeniería de las agencias espaciales de EEUU, Rusia, Japón, Canadá, Brasil y 11 países miembros de la Agencia Espacial Europea ( Bélgica, Dinamarca, Francia, Alemania, Italia, Holanda, Noruega, España, Suiza, Suecia y el Reino Unido).

Con una construcción totalmente modular, los módulos de la ISS fueron fabricados en la Tierra y acoplados en el espacio. Esto requiere una perfección en el cumplimiento de las especificaciones que para quienes han diseñado y construído equipos en fábricas normales, para usos en la Tierra, resulta fascinante. Por otro lado, las órbitas bajas es donde se encuentran la mayoría de los satélites lanzados en los últimos 60 años, constituyendo gran parte de ellos basura espacial. Esto ha exigido que deban ser tomadas una serie de precauciones para evitar las colisiones de la ISS contra esos objetos. Es oportuno notar que los satélites geoestacionarios usados en telecomunicaciones se encuentran en órbitas a unos 36.000Km de altura con respecto a la Tierra, donde existe una reglamentación internacional que organiza y autoriza su presencia. La ITU es la encargada de hacerlo.

Por otro lado, resulta admirable ver que los países, cuando trabajan juntos, pueden conseguir logros como este. Esto nos induce a pensar que si toda la energía y el talento desperdiciado en las guerras, hubieran sido aprovechados en proyectos constructivos, tal vez hoy la humanidad se encontraría en una etapa de evolución inimaginable.

Ud puede seguir el recorrido de la ISS on line en: http://iss.astroviewer.net/

Además Ud puede verla a simple vista desde su ciudad. Para conocer con anticipación que día y hora será visible para cada ciudad, puede ingresar a: http://spotthestation.nasa.gov/sightings/index.cfm

El armado de la ISS

Para describir los pasos del armado, hemos tomado como base un video de la NASA donde aparece el ensamblado de los principales módulos con las respectivas fechas y luego fuimos capturando las imágenes de él. A continuación agregamos en cada imagen los comentarios como para que el alumno se vaya familiarizando con los distintos módulos de la ISS y le resulte más fácil retenerlos.

La descripción ha sido resumida y escueta, a fin de no sobrecargar la mente del lector. En la bibliografía sugerida se podrán encontrar más detalles sobre las funciones que cumple cada módulo.

El objetivo deseable es crear un esquema didáctico para que al alumno lo pueda usar como columna vertebral de la ISS. En las referencias bibliográficas figura el acceso al video mencionado, a fin de que pueda ser aprovechado con fines didácticos. Hechas estas aclaraciones, vamos a describir el armado de la ISS:

El 20 de noviembre de 1998 un cohete ruso Protón colocó en órbita el primer módulo de la futura ISS, el módulo ruso Zarya (12,6m x 4,1m), diseñado para dotar a la Estación de la energía y propulsión iniciales. Poco después, en diciembre, se le unió el módulo estadounidense Unity por medio del transbordador espacial Endeavour. (Fig.1)

Fig. 1- El Unity se acopla al Zarya

Entre el 12 y el 26 de julio del 2000 se acopló el segundo módulo de servicio ruso Zvezda que aportaba los sistemas de soporte vital de la ISS y la preparaba para recibir a sus primeros astronautas.

El módulo Zarya tiene tres puertos de acople. Zvezda fue fijado en uno de ellos, y el Módulo Unity en otro, quedando uno lbre para usos futuros. Tiene además dos paneles solares, midiendo 10,67 x 3,35 m, y seis baterías de níquel-cadmio (Ni-Cd) con una potencia disponible total entre las seis, de 3 kW. Zarya tiene 16 tanques de combustible externos que almacenan 6 toneladas de propelente, con 24 propulsores grandes, 12 pequeños y dos motores grandes para reforzar los cambios de órbita. También dispone de un sistema de comunicaciones. (Fig.2)

Fig. 2 – El Zvezda se acopla al Zarya

El 11 de octubre de 2000 se instaló sobre el módulo Unity la estructura integrada ITS Z1 que contiene el giroscopio de control de momento (CMG), que sirve para mantener la posición de la ISS, cableado eléctrico, equipos de comunicaciones y dos contactores de plasma diseñados para neutralizar la carga eléctrica estática de la estación espacial. (Fig.3)

Fig.3 – ITS-Z1 se acopla a Unity

El 2 de noviembre de 2000 llegaron los primeros tripulantes (la Expedición 1) a bordo de una nave rusa Soyuz, lanzada el 31 de octubre de 2000. Un mes después se instalaron sobre ITS-1 los primeros paneles fotovoltaicos grandes que proporcionaban energía eléctrica a toda la estación. Los radiadores forman parte del sistema de enfriamiento de la estación. (Fig. 4)

Fig. 4 – Montaje de los primeros paneles solares para alimentar la estación

El 7 de febrero de 2001 fue acoplado a la ISS (a través del módulo Unity) por el transbordador Atlantis el laboratorio Destiny, de fabricaciión estadoununidense. Tiene 8,53m de largo y un diámetro de 4,27m. El volúmen de aire presurizado es de 106m3. (Fig. 5)

Fig. 5 – Se acopla Destinity

El 19 de abril de 2001 fue colocado sobre el módulo Destinty el primer brazo robótico de la ISS, de fabricación canadiense (brazo SSRMS). Con el brazo SSRMS también llegaron un pequeño módulo italiano y una antena de UHF. El brazo robótico será usado para tareas de montaje y mantenimiento de la ISS. Es también llamado Canadarm 2. (Fig. 6)

Fig.6 – Se instala brazo robótico canadiense

El 12 de julio de 2001 se instaló una cámara de descompresión (Quest Airlock) para que los tripulantes pudieran salir de la estación espacial y dar los primeros paseos espaciales. (Fig.7)