Met een zucht in de lucht? Infokaarten 1-12-2012 Karel de Grote-hogeschool & European Space Education Resource Office Bart Bulckens

Infokaart: International Space Station

Wat is het ISS?

Het internationaal ruimtestation (ISS) is een ruimtestation in een baan om de aarde, dat door verschillende landen

bemand, gebouwd en betaald wordt. Op 20 november 1998 werd de eerste module gelanceerd en sinds 2 november

2000 is het station permanent bewoond. Gedurende het eerste decennium van de 21e eeuw is het station continu

uitgebreid.

Waar vindt het ISS zijn oorsprong?

In 1982 kwam de Amerikaanse president Ronald Reagan met het voorstel van een internationaal ruimtestation onder

de naam Freedom. Hier kwam echter weinig van terecht en begin jaren '90 waren zowel het concept als ook de naam

gewijzigd.

Rusland, dat inzag dat er in hun eigen Mir geen toekomst meer zat, dacht positief over het nieuwe ruimtestation en

het enige struikelblok was de nieuw voorgestelde naam Alpha. Uiteindelijk werd gekozen voor de naam Internationaal

Ruimtestation (International Space Shuttle) dat in elke taal op eigen wijze wordt geschreven. De Russische plannen

voor een opvolger van de Mir (Mir 2) verdwenen daarmee in de koelkast.

Om meer ervaring op te doen met ruimtestations (onder andere voor langdurig verblijf in de ruimte) gingen de VS en

Rusland een samenwerking aan, waarbij veelvuldig gebruik werd gemaakt van ervaringen uit de Mir. Deze

samenwerking werd bekend onder de codenaam Phase One (Eerste fase). In september 1993 kondigden Al Gore en

Viktor Tsjernomirdin de plannen voor een vervolg aan: 'Phase Two' (Tweede fase). Deze nieuwe fase zou bestaan uit

het daadwerkelijk bouwen van het nieuwe internationale ruimtestation.

Op 29 januari 1998 werden de akkoorden voor het ruimtestation ondertekend door zestien landen. Hiermee was de

basis voor het grootste internationale wetenschappelijk project uit de geschiedenis van de ruimtevaart een feit. De

deelnemende landen zijn (in alfabetische volgorde): België , Canada, Denemarken, Duitsland, Frankrijk, Italië, Japan,

Nederland, Noorwegen, Rusland, Spanje, Verenigd Koninkrijk, Verenigde Staten van Amerika, Zweden, Zwitserland.

Na het voltooien van het ruimtestation zal Phase Three (Derde fase) aanbreken: een voor onbepaalde tijd volledig

functionerend en permanent bewoond internationaal ruimtestation in een baan om de aarde.

Een bondig overzicht van de lanceringen voor de bouw van het ISS 1998 20 november Proton Zarya-module aan boord

4 december Endeavour Unity-module Node1 aan boord en gekoppeld aan de Zarya op 12 december

1999 27 mei Discovery Materiaal voor de Zarya

2000 19 juni Atlantis 2 astronauten voor het ISS

12 juli Proton Zveda-module aan boord

11oktober Discovery Truss structure Z1

30 november Endeavour Truss structure P6 en zonnepanelen

2001 7 februari Atlantis Labo Destiny

8 maart Discovery ECLSS en MPLM +ESP1

19 april Endeavour Canadarm2

12 juli Atlantis Quest Joint Airlock Module

15 september Progress Verbindingsstuk 1 Pirs Airlock/Docking-module

2002 8 april Atlantis S0 Truss

5 juni Endeavour Mobile Base en Glovebox MS6

7 oktober Atlantis S1 Truss

30 oktober Soyuz TMA-1 Taxivlucht met Frank de Winne

24 november Endeavour P1 Truss

2003 26 januari Columbia Space Shuttle wordt uiteengereten vlak voor landing, bemanning komt om

2005 26 juli Discovery ESP2, Eerste Space Shuttle vlucht sinds de ramp met de Spaceshuttle Columbia.

2006 9 september Atlantis P3 en P4 Truss met zonnepanelen

9 december Discovery P5 Truss

2007 8 juni Atlantis S3 &S4 Truss zonnepanelen

8 augustus Endeavour S5 Truss + ESP3

23 oktober Discovery Node2, Harmony

2008 7 februari Atlantis ESA labo Colombus

9 maart Ariane-5 ATV Jules Verne

11 maart Endeavour Experiment Logistics Module Pressurized Section (ELM-PS) deel van Kibo +

Dexter (Special Purpose Dextrous Manipulator)

31 mei Discovery Japanese Experiment Module Pressurized Module (JEM-PM) + Japanese Remote

Manipulator System (JEM RMS)

14 november Endeavour Multi-Purpose Logistics Module (MPLM) Leonardo

2009 15 maart Discovery S6 Truss

27 mei Soyuz TMA-15 Frank de Winne

13 juni Endeavour Kibo Japanese Experiment Module Exposed Facility (JEM EF)

Kibo Japanese Experiment Logistics Module - Exposed Section (ELM-ES)

Integrated Cargo Carrier (ICC)

6 augutus Atalantis Multi-Purpose Logistics Module (MPLM)

Lightweight Multi-Purpose Experiment Support Structure Carrier (LMC)

10 september H IIA Japanse Tranfer Vehicle

12 november Endeavour EXPRESS Logistics Carrier 1 (ELC1)

EXPRESS Logistics Carrier 2 (ELC2)

2010 7 februari Endeavour Node 3 (Tranquility) + Cupola

5 april Discovery Multi-Purpose Logistics Module (MPLM)

Lightweight Multi-Purpose Experiment Support Structure Carrier (LMC)

MELFI-3 and MARES

14 mei Atlantis Inegrated Cargo Carrier (ICC) Mini Research Module (MRM1)

29 juli Endeavour EXPRESS Logistics Carrier 3 (ELC3)

Alpha Magnetic Spectrometer (AMS)

16 september Discovery EXPRESS Logistics Carrier (ELC4)

Permanent Multi-Purpose Module (PMM)

december Ariane+5 ATV Johannes Kepler

Infokaart 1: Zarya, Zvezda + koppelstukken Soyuz-raketten

Waar bevinden zich de Zarya, Zvezda en de koppelstukken voor de Soyuz-raketten?

Waarvoor dient de Zarya-module?

De Zarya-module (Russisch voor dageraad) heeft een opslagruimte en verzorgt de energievoorziening en de

bijsturing van het ruimtestation tijdens de beginfase van de bouw. Deze module is tussen 1994 en 1998 gebouwd en

gefinancierd door de VS. De Zarya-module heeft een lengte van 12,56 m, een diameter van 4,11 m en een massa van

19.323 kg. Na het in baan brengen van de module traden er problemen op met de stroomvoorziening, maar die

konden eenvoudig worden opgelost.

Waarvoor dient de Zvezda-module?

De Zvezda-module (Russisch voor ster) werd op 12 juli 2000 gelanceerd vanaf Baikonoer (Kazachstan). Als gevolg van

ernstige financiële problemen bij de Russen werd deze lancering niet verzekerd en was er geen back-up. Omdat de

NASA dat erg riskant vond, bouwden ze de Interim Control Module voor het geval dat de lancering van Zvezda zou

mislukken of ernstige vertraging zou oplopen. De lancering van Zvezda verliep echter probleemloos.

Naast een cilindervormig werkcompartiment beschikt Zvezda over slaapplaatsen voor twee bemanningsleden, een

fitnessruimte, een toilet, een luchtsluis en een drukloze werkplaats. Verder beschikt ze over apparatuur voor lucht-

en waterzuivering. Zvezda heeft een lengte van 13,10 m, een diameter van maximaal 4,15 m en een massa van

19.050 kg.

Waarvoor dienen de Soyuz-raketten?

De Russische ruimtecapsules (net geen 8 meter lang), die onder andere

Frank De Winne naar het ISS heeft gebracht, worden gelanceerd met

een draagraket, de Soyuz-raketten. Buiten het vervoeren van de

ruimtevaarders transporteren ze de bevoorrading voor de bemanning

van het ISS.

Zarya

Zvezda Koppelstukken Soyuz

Infokaart 2: TRUSS met de verbinding van de Unity- en de Tranquility-modules

Waar bevinden zich de verbinding van de TRUSS met de Unity- en de Tranquility-

modules?

Waarvoor dient de TRUSS?

"TRUSS" (Integrated TRUSS Structure of ITS; TRUSS = "vakwerk") vormt het geraamte

van het ISS dat opgebouwd is uit verschillende onderdelen. Het eerste onderdeel,

genaamd Z1-TRUSS werd gelanceerd op 11 oktober 2000. Het laatste onderdeel,

genaamd de S6-TRUSS, werd op 19 maart 2009 gelanceerd. De TRUSS bevat

communicatieapparatuur, systemen om elektrische ladingen in het station te

neutraliseren, zonnepanelen, radiatoren en pompen.

De TRUSS is 92,7m lang.

Waarvoor dient de Unity-module?

Op 4 december 1998 lanceerden de Amerikanen de Unity-module (Engels voor eenheid). Een dag later werd op 5

december de koppeling tussen Zarya en Unity ingezet en op 12 december was deze voltooid (op die hoogte gaat wel

eens iets fout en herstellen duurt lang). De Unity-module beschikt over een zestal koppelingspoorten waaraan later

andere modules worden bevestigd. De Unity-module heeft een lengte van 5,49 m, een diameter van 4,57 m en een

massa van 11.612 kg.

Waarvoor dient de Tranquility-module?

De Tranquility (Node 3) werd op 8 februari 2010 gelanceerd. Het is een module van ESA en de Italiaanse

ruimtevaartorganisatie. De module bevat de meest geavanceerde ondersteunende systemen voor het leven in het

ISS. Deze systemen dienen voor het hergebruiken van afvalwater, het genereren van zuurstof en het bevat een

systeem om verontreinigingen te verwijderen uit de atmosfeer van het ISS. De Tranquility bevat ook een toilet voor

de bemanning.

tranquility

unity

TRUSS

Infokaart 3: zonnepanelen en radiatorpanelen

Waar bevinden zich de zonnepanelen en de radiatorpanelen?

Waarvoor dienen de zonnepanelen?

De zonnepanelen leveren elektriciteit aan de verscheidene modules van het ISS.

Waarvoor dienen de radiatorpanelen?

De radiatorpanelen zorgen ervoor dat binnen in het ISS de temperaturen niet te hoog oplopen.

radiatorpanelen

zonnepanelen

Infokaart 4: de Destiny-, Harmony-modules, de JEM en de Columbus met koppelstukken

Waar bevinden zich de Destiny-, Harmony-modules, de JEM en de Columbus?

Waarvoor dient de Destiny-module?

De Destiny-module werd op 7 februari 2001 gelanceerd en doet dienst als laboratorium.

Er wordt onder andere fundamenteel onderzoek gedaan naar materialen en ziekten waarbij

afwezigheid van zwaartekracht nodig is. Verder beschikt Destiny over systemen voor

temperatuur- en luchtvochtigheidsbeïnvloeding. De bouw van het laboratorium is in 1995

begonnen door Boeing, het heeft een lengte van 8,53 m, diameter van 4,27 m en een massa

van 14.515 kg.

Waarvoor dient de harmony-module?

De Harmony-module” is op 26 oktober 2007 aan het ISS gekoppeld. De Harmony-module is gekoppeld aan de

Destiny-module. Het Europese ruimtelaboratorium Columbus en het Japanse Kibo-laboratorium zijn in 2008 aan de

Harmony-module gekoppeld. Tevens kan er een Multipurpose Logistics Module aan worden bevestigd. Dit is de

voornaamste koppelpoort voor de Spaceshuttle en zit aan het uiteinde bevestigd.

Waarvoor dient de Columbus-module?

Columbus is het primaire onderzoekslaboratorium voor de Europese

ruimtevaartorganisatie ESA. Het laboratorium werd op 11 februari 2008 gekoppeld aan

Harmony.

De JEM. De JEM (een Japanse wetenschapsmodule) is de grootste module die aan het ISS werd gekoppeld. Het heeft een

diameter van 4,4meter, is 11,2 meter lang en heeft een gewicht van 14,8 ton). De koppeling gebeurde op 31 mei

2008.

JEM

Columbus

Harmony

Destiny

Infokaart 5: ATV en de Soyuz-raketten

Waar bevinden zich de ATV en de Soyuz-raketten?

Waarvoor dient de ATV? Het Automated Transfer Vehicle (ATV) is een robotisch ruimtevaartuig. Het is door de ESA

ontworpen om het internationale ruimtestation (ISS) te bevoorraden. De eerste versie was niet

bedoeld om passagiers te vervoeren.

Een ruimtestation moet regelmatig bevoorraad worden; belangrijk zijn water en voedsel voor de

astronauten, stuwgas om het station in zijn baan te houden en nieuwe apparatuur. Tegelijkertijd

genereert de permanente bewoning van een ruimtestation een aanzienlijke hoeveelheid afval die

met regelmaat afgevoerd zal moeten worden. Om in deze behoeften te voorzien, is de ESA in de

periode 2000-2002 begonnen met de ontwikkeling van het Automated Transfer Vehicle. Het ATV

kan ruim 7 ton aan voorraden meenemen. Ruim 6 ton afval van het ISS wordt samen met het ATV in de dampkring verbrand.

Het ATV is in staat om zichzelf geheel automatisch naar het ISS te vliegen en vast te koppelen. Daartoe beschikt het voertuig

over een fly-by-wire-systeem dat GPS gebruikt om over grote afstanden te manoeuvreren en infrarood om over korte afstand

aansluiting bij het station te zoeken. Daarnaast beschikt het systeem over uitgebreide communicatieapparatuur om in contact

te treden met de aarde of met het station. Beide kunnen het voertuig in geval van nood bevelen om een nooduitwijking in te

zetten om het station te ontwijken.

De elektrische systemen worden van stroom voorzien door 16 zonnepanelen die in een kruisvorm uitsteken van de romp.

Daarnaast zijn er batterijen voor in de “nacht". Na koppeling met het station voorziet het station het voertuig van stroom om

het klimaat te regelen en de motoren te gebruiken.

Het geheel van motoren, besturing en vracht is omgeven door een meteoriet-bestendige romp en een binnenromp van kevlar

en nextel. Het geheel is bekleed met een folie-schild dat isoleert tegen de hitte van de zon.

Waarvoor dienen de Soyuz-raketten? De Russische ruimtecapsules (net geen 8 meter lang), die onder andere Frank De Winne naar het ISS heeft gebracht,

worden gelanceerd met een draagraket, de Soyuz-raketten. Buiten het vervoeren van de ruimtevaarders

transporteren ze de bevoorrading voor de bemanning van het ISS.

Soyuz-

raketten

ATV

Infokaart 6: Stel het ISS samen

Voeg de verschillende onderdelen samen aan de hand van de onderstaande foto’s

Infokaart 7, 8, 9 & 10: Principe werking van de raket

Als je met de fiets een heuvel op moet, voel je aan de inspanning hoeveel kracht je moet leveren om jezelf en de fiets op een bepaalde hoogte te krijgen. Om een ruimteveer of een raket in een baan om de aarde te krijgen, is veel energie nodig. Een ruimteveer weegt 2029 ton. Dit komt overeen met 1353 auto’s van 1,5 ton. Daarbij heeft het ruimteveer 1750 ton brandstof nodig om die klus te klaren. Hoe indrukweekend die getallen ook zijn, het werkingsprincipe is redelijk eenvoudig. Dit principe om zetten in de praktijk is echter weer een huzarenstukje van techniek

Het principe Als je een ballon opblaast, druk je lucht in de ballon samen. Daardoor is de druk in de ballon groter dan er buiten. Als je de ballon loslaat ontstaat door een drang naar evenwicht een verplaatsing van lucht van hoge druk naar lage druk. Die luchtverplaatsing heeft als gevolg dat de ballon wegvliegt in tegenovergestelde zin van de verplaatste lucht.

Dit principe wordt ook toegepast bij waterraketten. Doordat we met een pomp lucht toevoegen in de fles die gedeeltelijk gevuld is met water, wordt de lucht samengeperst. In de fles ontstaat een hogere luchtdruk dan buiten de fles. Lucht stroomt altijd van een plaats met een hoge luchtdruk naar een plaats met een lage luchtdruk en wilt graag uit de fles. Dat kan slechts op één plaats, via de hals die door de kurk wordt afgesloten. Als de luchtdruk binnen de fles te groot is, wordt de kurk eruit geschoten. Doordat de lucht aan deze kant naar buiten stroomt, gaat de fles precies de andere kant op. In een raket gebeurt net hetzelfde, de brandstof wordt tot ontploffing gebracht en de gassen die daarbij ontstaan kunnen maar in één richting naar buiten. De raket wordt hierdoor in de tegenovergestelde richting geduwd.

Net hetzelfde verschijnsel vindt plaats bij de Cosmic Rocket™. Als je azijn met natriumbicarbonaat mengt en kort maar krachtig schudt, ontstaat er een gas CO2 (koolstofdioxide) in de ruimte van de raket. Er wordt meer en meer CO2 geproduceerd tot er een grote druk ontstaat, de raket komt los van het lanceerplatform, waardoor de CO2 naar buiten wordt geduwd en de raket de tegenovergestelde richting uitgaat. Naast CO2 ontstaat er ook water en natriumacetaat. Allemaal onschadelijke producten.

De raket

De raket staat vast op het lanceerplatform. Soms met "knalbouten" en soms met klemmen, zoals in Rusland. Naar de raket lopen allerlei slangen en draden. Die dienen voor de brandstof, de stroomvoorziening en de gegevens van allerlei meetapparatuur in de raket. Brandstof en zuurstof moet tot op het laatste moment in de raket gepompt worden. De gegevens over de "gezondheid" van de raket worden via de radioverbinding verstuurd. Kort voor de lancering starten allerlei motoren waardoor de stroomvoorziening in de raket zelf wordt opgewekt en daarna worden alle slangen en kabels automatisch uit de raket getrokken. De raketmotoren beginnen te werken en de knalbouten springen en de klemmen gaan opzij.

De verbrandingskamer in een raketmotor kun je vergelijken met de opgeblazen ballon. De straalpijp aan de onderkant van de raket is het tuitje. De raketbrandstof is meestal vloeibare waterstof en zit in een grote tank. In een andere tank zit vloeibare zuurstof, die net zoals de waterstof naar de verbrandingskamer van de raket wordt gepompt en daar onder zeer hoge druk wordt ingespoten. Zodra de waterstof en zuurstof bij elkaar komen, ontstaat er een mengsel dat vanzelf ontbrandt. De hete verbrandingsgassen die daardoor ontstaan, willen naar buiten, door de straalpijpen onder aan de raket, zoals de samengeperste lucht in de ballon. Het gevolg is dat de raket zelf omhoog wordt geduwd, zoals de wegvliegende ballon.

Infokaart 11, 12, 13 & 14 : Robotsturingen

Start het programma Klik op “Play” Kies een modus om te spelen

dubbelklikken op

Basismodus Programmeermodus

Bestandszone New: maak een nieuw bestand Open: open een opgeslagen bestand Save: Sla een programma op Close: Ga terug naar het menu

Programmaknoppen Start: Het programma in het dataoverzicht zal starten Stop: Het gestarte programma stoppen Rewind: Doet alle bewegingen omgedraaid en de robot gaat terug naar de oorspronkelijke positie Delete: Het geselecteerde deel in het dataoverzicht verwijderen

Schrijf-gedeelte Enter: Schrijven naar het data-overzicht Clear: de timer resetten naar 0

Controlepaneel

Datascher

m

schrijfgedeelte

Toetsenbord/muis

Bestand

Dataoverzicht

programmaknoppen

Status

Toetsenbord/muis Controleknoppen

Afsluiten

Status

Handleiding programmeermodus Stap1: Kies voor ‘program’ Stap2: Programmeer: kies 1 van de 5

motoren. Je kunt richting en duur van de beweging aanpassen

Stap3: Klik op ‘enter’ om het gedeelte weg te schrijven naar het dataoverzicht

Stap4: Kies een andere motor en programmeer deze naar keuze.

Stap5: Druk op ‘enter’ om alles weg te schrijven naar het dataoverzicht.

Stap6: Wil je een beweging VOOR de data in het dataoverzicht plaatsen, dan klik je op ‘insert’.

Stap7: Druk op ‘enter’ om alles weg te schrijven naar het dataoverzicht.

Stap8: Wil je de vorige data overschrijven door nieuwe, dan klik je op ‘overwrite’

Stap9: Druk op ‘enter’ om alles weg te schrijven in het dataoverzicht en het vorige te overschrijven.

Stap10: Druk op ‘rewind’ om de robotarm in de beginpositie te brengen.

Stap11: Druk op ‘start’ om de bewegingen te starten. De bewegingen van de robot lopen synchroon met die van op je computerscherm.