Gigante da Engenharia: Estação Espacial Internacional

Com cabines para dormir, banheiros e espaço para fazer exercícios, a Estação Espacial Internacional lembra um hotel. O hotel mais veloz do mundo: viaja pelo espaço a 27 mil km/h. Além disso, se fosse um hotel, estaria constantemente em baixa temporada: recebeu apenas 257 visitantes em quase 16 anos de atividade. E conta com turistas que estão longe do lazer das férias. Eles passam o tempo todo pesquisando nos laboratórios científicos dentro da estação e trabalhando duro para instalar as pesadas peças que trouxeram da Terra. A construção desse complexo de 420 toneladas começou em 1998, depois de mais de uma década de estudos. Como seria impossível montá-lo na Terra e enviá-lo ao espaço, a solução foi fazer peças que pudessem ser lançadas por foguetes, uma por uma. A ISS (International Space Station, na sigla em inglês) foi construída como um quebra-cabeça, com investimentos de EUA, Japão, Rússia e alguns países da Europa – mas com ajuda de astronautas do mundo inteiro. Inclusive o brasileiro Marcos Pontes, engenheiro de sistemas que participou de testes das peças e depois da construção.estacao-espacial-internacional

O que é?

A ISS é um laboratório espacial, cuja montagem em órbita começou em 1998. A estação encontra-se em órbita baixa (entre 340 km e 353 km), que possibilita ser vista da Terra a olho nu, e viaja a uma velocidade média de 27.700 km/h, completando 15,77 órbitas por dia. Valores exatos são difíceis de serem apontados, mas até 2010 a Nasa estimou que já haviam sido investidos mais de 150 bilhões de dólares.

Na continuidade das operações da Mir russa, do Skylab dos Estados Unidos e do planejado Columbus europeu, a Estação Espacial Internacional representa a permanência humana no espaço e tem sido mantida com tripulações de número não inferior a dois elementos desde 2 de novembro de 2000. A cada rendição da tripulação, a estação comporta duas equipas (em andamento e a próxima), bem como um ou mais visitantes. A ISS envolve diversos programas espaciais, sendo um projeto conjunto da Agência Espacial Canadense (CSA/ASC), Agência Espacial Europeia (ESA), Agência Japonesa de Exploração Aeroespacial (JAXA), Agência Espacial Federal Russa (ROSKOSMOS) e Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA) dos Estados Unidos.

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A estação espacial encontra-se em órbita em torno da Terra a uma altitude de aproximadamente 360 quilômetros, uma órbita tipicamente designada de órbita terrestre baixa (na verdade, a altitude varia ao longo do tempo em vários quilômetros devido ao arrastamento atmosférico e reposição). A estação perde, em média, 100 metros de altitude por dia e orbita a Terra num período de cerca de 92 minutos. Em 27 de junho de 2008 completou 55.000 órbitas desde o lançamento do módulo Zarya, o primeiro a ser lançado para o espaço. É comum associar à estação um estado de “gravidade zero”, originando alguma confusão, porque tal que não ocorre no local. A gravidade aproximada do local, levando-se em conta um raio de 6.378,1 km terrestre, é de 8,3 m/s² a 8,4 m/s², pela igualdade da Lei da Gravitação Universal (LGU) e o peso, o que é considerável. O efeito “gravidade zero” ocorre porque a estação está “a cair eternamente” por causa da curva ocasionada pela “força centrípeta” a que está sujeita.

A estação era atendida principalmente pelo ônibus espacial e pelas naves Soyuz e Progress. O último voo de um ônibus espacial – o Atlantis – foi em 8 de julho de 2011. A estação é utilizada continuamente para realização de experiências científicas (algumas cuja realização na superfície terrestre seriam de elevada dificuldade, mas de relativa facilidade em órbita). Atualmente a estação está pronta para suportar tripulações de seis elementos. Até julho de 2006, todos os membros da tripulação permanente provinham dos programas espaciais russos ou norte-americanos. No entanto a partir dessa data, a ISS tem recebido tripulantes das Agências Espaciais Europeia, Canadiana e Japonesa. A Estação Espacial também já foi visitada por muitos astronautas de outros países, inclusive do Brasil, e por turistas espaciais.

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Caminhada feita durante a missão STS-116 do ônibus espacial. Robert Curbeam com a faixa vermelha junto com Christer Fuglesang sobre o estreito de Cook, Nova Zelândia.

Montagem

A Estação Espacial Internacional está sendo montada por um consórcio de 16 países. Dentre eles o Brasil (infelizmente uma notícia triste, porém esperada no final dessa matéria).

A construção da EEI irá depender de mais de 50 missões de montagem e utilização. No final, a ISS estará a operar com um volume de pressurização de 1200 m³, uma massa de 419000 Kg, 110 kW de potência, e uma estrutura de suporte de 108,4 metros de comprimento, com módulos de 74 metros e tripulações de seis elementos.

A manufatura dos módulos e da estrutura que compõem a estação foi realizada por diversas empresas contratadas pelas agências espaciais que formam o grupo responsável pela montagem e manutenção da mesma. A parte americana da estação foi manufaturada principalmente por quatro companhias que tiveram contratos anunciado em 1 de Dezembro de 1987, são elas: Boeing, General Electric’s Astro-Space Division, McDonnell Douglas e a Rocketdyne Division of Rockwell. A parte russa foi manufaturada pela empresa RKK Energiya, que também construiu o módulo Zarya, financiada pelos E.U.A. A Europa contribuiu construindo os módulos Node 2 (Harmonia) para os E.U.A e o laboratório Columbus. O primeiro foi construído pela empresa Thales Alenia Space, baseada em Cannes, na França e o segundo numa parceria entre a Thales Alenia e a empresa EADS Astrium. A contribuição japonesa (laboratório Kibo) foi manufaturada pela Mitsubishi e a canadense (braço robótico Canadarm) através da empresa MD Robotics, subsidiária da companhia MDA (MacDonald Dettwiler).

A primeira secção da EEI foi colocada em órbita em 1998 e mais duas partes foram adicionadas antes do envio da primeira tripulação, que chegou à estação a 2 de Novembro de 2000 e consistia no astronauta norte-americano William Shepherd e de dois cosmonautas russos, Yuri Gidzenko e Sergei Krikalev.

Após quase uma década de montagem, a configuração da estação (em junho/2008) contava com uma massa de 300 214 kg e 358 m³ de espaço habitável. Para chegar a essa configuração foram necessárias 26 missões norte-americanas do ônibus espacial e 48 missões russas. Destas últimas, 16 foram tripuladas e 32 não tripuladas. A construção também necessitou de 112 caminhadas no espaço, 28 das quais a partir do ônibus espacial e 84 a partir da própria ISS. No total, o tempo utilizado nessas caminhadas no espaço foi de 706 horas. Nesse processo também foram necessárias a realização de 18 000 refeições.

A EEI tem tido uma história problemática. Inicialmente planeada como uma “Estação Espacial Livre” da NASA, assim promovida pelo Presidente Reagan, mostrou-se demasiado dispendiosa. Após a Guerra Fria, foi retomada como um projeto conjunto entre a NASA e a Rosaviakosmos russa. Desde essa altura o seu custo tem-se mostrado muito superior ao projetado inicialmente pela NASA, além de estar com seu cronograma de montagem bastante atrasado. Em 2003 ainda era incapaz de acomodar uma tripulação de seis, consequentemente limitando a quantidade de ciência passível de se realizar, o que também não beneficiava as relações com os parceiros europeus, japoneses e canadenses do projeto. Em Julho de 2004, a NASA concordou em completar a estação até ao nível de suporte de seis membros e ao lançamento de secções adicionais como o módulo japonês de experiências. Enquanto a NASA continua responsável por gerir a construção, a Rússia mantém a continuidade do lançamento e recolha das tripulações de e para a estação.

Um consórcio de 15 países participam na construção e realização de experiências científicas na EEI: Os Estados Unidos, Rússia, Canadá, Japão e através da Agência Espacial Europeia (ESA) a Bélgica, Dinamarca, França, Alemanha, Itália, Países Baixos , Noruega, Espanha, Suécia, Suíça e o Reino Unido. O Brasil assinou um acordo exclusivo e direto com a NASA (EUA) para produzir hardware e, em troca, ter acesso aos equipamentos norte-americanos além de permissão para enviar um astronauta brasileiro à Estação, o que já aconteceu em 2006 quando o brasileiro Marcos Pontes, o primeiro astronauta nativo de língua portuguesa, esteve na Estação Espacial e onde permaneceu por uma semana, transportado por um foguete russo. O Brasil hoje está fora do projeto de construção da Estação Espacial Internacional, devido ao não cumprimento, da empresa subcontratada da Embraer de ser incapaz de fornecer o Palete EXPRESS prometido, e o Brasil deixou o programa, sob a gerencia do governo Lula, das tarefas acordadas. Após quase dez anos de participação, mas sem nunca ter contribuído com um único parafuso para o programa, o País perdeu definitivamente a chance de assinar seu nome na lista de fabricantes da base orbital.

Componentes da ISS (NASA)
Componentes da ISS (NASA)

Veja um vídeo do processo de montagem:

 

Atualmente há 6 pessoas lá, sendo 3 russos (1 nascido no Turcomenistão e naturalizado), 2 americanos e 1 brtiânico. Os que estão há mais tempo, Tim Kopra, Tim Peake e Yuri Malenchenko, já contam com 166 dias em órbita. A missão atual é a de número 47. É possível acompanhar em tempo real quantas e quem são as pessoas que estão na Estação, inclusive o tempo de permanência, por esse site.

Expedição atual (47)
Expedição atual (47)

 

O braço de suporte para a nave espacial Soyuz TMA- 20M é abaixado logo após o foguete foi levantado para a posição na plataforma de lançamento quarta-feira março 16, 2016 , no Cosmódromo de Baikonur, no Cazaquistão. Lançamento do foguete Soyuz está prevista para 19 de Março e vai levar Expedição 47 Soyuz Commander Alexey Ovchinin da Roscosmos , engenheiro de vôo Jeff Williams da NASA, eo engenheiro de vôo Oleg Skripochka da Roscosmos em órbita para começar a sua cinco e uma missão meia mês no Internacional Estação Espacial. Crédito da foto: ( NASA / Aubrey Gemignani )
O braço de suporte para a nave espacial Soyuz TMA- 20M é abaixado logo após o foguete foi levantado para a posição na plataforma de lançamento quarta-feira março 16, 2016 , no Cosmódromo de Baikonur, no Cazaquistão. Lançamento do foguete Soyuz está prevista para 19 de Março e vai levar Expedição 47 Soyuz Commander Alexey Ovchinin da Roscosmos , engenheiro de vôo Jeff Williams da NASA, eo engenheiro de vôo Oleg Skripochka da Roscosmos em órbita para começar a sua cinco e uma missão meia mês no Internacional Estação Espacial. Crédito da foto: ( NASA / Aubrey Gemignani )

Módulos

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A partir de 2015, alterações à ISS foram realizados para preparar o complexo para naves espaciais comerciais tripulados, que começará provavelmente em 2017. Dois adaptadores de encaixe internacionais será adicionado para a estação. Além disso, um módulo inflável de Bigelow Aerospace está programado para chegar ainda em 2016.

Os planos atuais de operação para a estação espacial é de, pelo menos, até 2020. A NASA já solicitou uma prorrogação até 2024. As discussões para estender a vida útil da estação espacial estão em andamento entre todos os parceiros internacionais; vários países, como Canadá, Rússia e Japão, expressaram o seu apoio para estender as operações da estação.

Durante a fase de construção da estação espacial, alguns módulos russos e portos de atracação foram lançados diretamente para o laboratório em órbita, enquanto outros componentes internacionais (incluindo hardware russo) NASA e foram apresentadas em ônibus espaciais norte-americanos, como mostrados acima na galeria de imagens.

 

A estação espacial, incluindo os seus grandes painéis solares, abrange a área de um campo de futebol dos Estados Unidos, incluindo as zonas finais, e pesa 391.000 kg, não incluindo veículos visita. O complexo agora tem espaço mais habitável do que uma casa de cinco quartos convencional, e tem dois banheiros, instalações de ginásio e uma janela de sacada de 360 graus. Os astronautas também têm comparado espaço de vida da estação espacial para a cabine de um Boeing 747.

Sistemas da Estação Espacial Internacional

Suprimento de energia elétrica

A fonte de energia elétrica da ISS é o sol: luz é convertida em eletricidade através de painéis solares. Antes do voo de montagem 4A (missão do ônibus espacial STS-97, 30 de Novembro de 2000) a única fonte de energia eram os painéis solares dos módulos russos Zarya e Zvezda. No resto da estação a eletricidade é obtida através de painéis solares anexados as extremidades de sua estrutura modular a uma tensão que varia entre 130 a 180 volts.

Face ao valor de tensão utilizado (130 a 160 volts) na parte norte-americana, a estação pôde se valer de circuitos com condutores de menor seção elétrica, o que auxilia na redução da massa da ISS.

Os painéis solares normalmente rastreiam o sol para maximizar a sua performance. Cada painel tem uma área de aproximadamente 375 m² e 58 metros  de comprimento. Em sua configuração completa, os painéis solares rastreiam o sol durante cada órbita ao redor da Terra rotacionando seu rotor alfa no sentido vertical em relação a estação, enquanto o rotor beta ajusta seu ângulo do sol a partir do plano orbital da estação em relação a Terra.

Suporte à vida

O Sistema de Suporte à Vida e Controle Ambiental  provê ou controla elementos como pressão atmosférica, nível de oxigênio, água, extinção de incêndios, além de outras coisas. O sistema Elektron gera o oxigênio a que circula a bordo da estação. A mais alta prioridade para o sistema de suporte a vida é a manutenção de uma atmosfera estável dentro da Estação, mas o sistema também coleta, processa e armazena lixo e água produzida e usada pela tripulação. Por exemplo, o sistema recicla fluidos do banheiro, chuveiro, urina e condensação. Filtros de carvão ativado são os primeiros métodos para remoção de produtos do metabolismo humano no ar.

Controle de orientação

O controle de orientação da Estação é mantido através de dois mecanismos. Normalmente, um sistema usando giroscópios de controle de momento  mantém a Estação orientada apontado para a Terra. Quando o sistema de giroscópios se torna saturado, ele pode perder a habilidade de controlar a orientação da estação. Neste caso, o sistema Russo de controle de orientação é preparado para assumir automaticamente, usando retrofoguetes para manter a orientação da Estação e pemitindo assim a dessaturação do sistema de giroscópios americano.

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Controle de altitude

A Estação Espacial Internacional é mantida em órbita numa altitude limite mínima e máxima de 278 a 460 km. Normalmente o limite máximo é de 425 km para permitir manobras de encontros para espaçonaves Soyuz. Devido a Estação estar em constante queda por causa do arrasto atmosférico e queda do efeito de gravidade, ela precisa ser impulsionada para altitudes mais elevadas várias vezes durante o ano.

Comunicação

A radiocomunicação é essencial para a operação da ISS, providenciando dados de telemetria e científicos entre a estação espacial e os Centros de Controle de Missão espalhados pelo planeta. Como resultado disso, a ISSestá equipada com uma quantidade diversificada de sistemas internos e externos de comunicação, usados para diferentes propósitos.

Os diversos sistemas de comunicação usados pela EEI
Os diversos sistemas de comunicação usados pela EEI

O ano em que mais pessoas caminharam pelo espaço foi em 2007, com 20 passeios. Atualmente a taxa está bem baixa. Entre os países os americanos são, de longe, os que mais “bateram perna” mundo afora: foram 140 andanças contra 48 dos russos. No total foram mais de 1150 horas de astronautas no espaço lidando na EEI, ou cerca de 48 dias.

Enquanto estão em órbita os membros da tripulação passam cerca de 35 horas por semana envolvidos em pesquisas que vão de aplicações físicas, biológicas, e espaciais que vão beneficiar todos aqui da Terra. Além disso eles ainda precisam fazer 2 horas de exercícios físicos por dia para manterem os músculos não permitir que os músculos atrofiem.

 

 

Uma das experiências feitas por lá. À esquerda uma chama na Terra, e à esquerda como ela fica na EEI.
Uma das experiências feitas por lá. À esquerda uma chama na Terra, e à esquerda como ela fica na EEI.

Outra função legal dessa parafernália toda é que durante a noite a Estação é o objeto próximo mais brilhante no céu noturno após a lua, ou seja, não precisamos nem de um telescópio para vê-lo passando por cima da nossa casa. Duvida? Quer ver aí na sua casa? Então cadastre seu e-mail nesse link da Nasa e você será avisado com antecedência sempre que ela for ficar visível, podendo escolher se quer ser avisado dos avistamentos matutinos ou noturnos.

A última dica é baixar um dos vários aplicativos existentes que ajudam a achar a ISS. Se você tem um aparelho Android, recomendamos o ISS Detector, que indica por GPS para onde olhar e também emite alertas e monitora até as condições climáticas. Para sistemas iOS, o ISS Spotter é uma boa opção, com funções bastante parecidas.

Brasil fora da ISS

O brasileiro que dissemos que já ocupou a Estação Espacial Internacional é o conhecido Marcos Pontes, que, durante a missão 13 fez parte da tripulação da Soyuz (e não da EEI) que levou mantimentos e 8 experimentos científicos brasileiros para o espaço. O brasileiro ficou 9 dias, 21 horas e 17 minutos em órbita. Com a viagem de Pontes os objetivos do Brasil na missão eram:

  • Fomentar Pesquisas em Microgravidade no Brasil
  • Divulgar o Programa Espacial
  • Homenagem a Santos Dumont (centenário de voo do 14-Bis)
  • Motivar futuro do Programa – Recursos Humanos
Marcos Pontes
Marcos Pontes

Após 10 anos de participação, o Brasil foi excluído do programa de construção da ISS em 2007. No acordo original, que tem ainda a participação de outros 15 países, a Agência Espacial Brasileira ficou responsável pelo fornecimento de componentes para a estação avaliados na época em US$ 120 milhões e em troca poderia ter acesso aos equipamentos do laboratório orbital e enviar um astronauta ao espaço.

As peças, no entanto, nunca foram concluídas e o Brasil foi retirado do grupo de construção da ISS, que tem a participação de países como o Japão, Alemanha e Suécia, além dos Estados Unidos e Rússia, principais responsáveis por manter a estação em operação.

NASA infla seu “puxadinho” na Estação Espacial

No dia 26 de Maio de 2016, a NASA falhou em inflar um módulo adicional enviado à Estação Espacial Internacional (ISS). No dia 30 de Maio, os astronautas a bordo da ISS começaram novamente a inflar o que pode ser sua próxima casa espacial, e o resultado foi um sucesso.

Trata-se de um módulo experimental chamado BEAM (Bigelow Expandable Activity Module), que pode se tornar uma opção mais segura e barata para abrigar as equipes da agência durante longas estadias no espaço.160420214503_beam_640x360_nasa_nocredit

De acordo com a NASA, a primeira tentativa desta semana falhou devido ao atrito causado entre as camadas de tecido, espuma e revestimento externo reforçado do módulo. “É um processo de aprendizagem”, disse o comentarista da missão, Dan Huot. “Tudo isso vai influenciar na concepção e operação de habitações expansíveis no futuro.”

Se os testes com o protótipo derem certo, este pode ser o primeiro abrigo expansível testado por astronautas a ser utilizado no espaço. Os grandes diferenciais do BEAM ficam por conta do seu lançamento ser  mais barato do que as tradicionais estruturas de metal, além de fornecer aos astronautas uma proteção maior contra as radiações. Jeff Williams, o astronauta responsável por inflar o módulo na Estação Espacial, disse ter ouvido pequenos estalos durante o processo. Huot explicou que se tratavam de pontos no interior do módulo sendo rasgados, conforme planejado.

O processo foi lento e demorou algumas horas até que o BEAM inflasse por completo e, em seguida, passasse pelo processo de pressurização. Todo o trabalho foi transmitido ao vivo pela NASA TV.

Estação Espacial Internacional AO VIVO

Sim, é possível ver o planeta Terra através da ISS ao vivo e 24 horas por dia.

 

Acompanhe também a localização da ISS em tempo real:

 

Achou interessante ou quer sugerir um outro Grande Projeto? Deixe sua opinião nos comentários.

Até a próxima!

Fontes: Terra | Explicatorium | ESA  | AirWay | Oficina da Net | Sul ao vivo | Acervo Digital | Wikipédia | Canal Tech | Super Interessante | FOX | Mundo Estranho | Galileu | Space | NASA

Revisão e Colaboração: Cristian Reis Westphal – Ciência e Astronomia

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