La Stazione spaziale internazionale, in sigla SSI (nota anche con l'acronimo ISS, dall'inglese ; in russo , ), è una stazione spaziale in orbita terrestre bassa, dedicata alla ricerca scientifica e gestita come progetto congiunto da cinque diverse agenzie spaziali: la statunitense NASA, la russa RKA, l'europea ESA (con tutte le agenzie spaziali correlate), la giapponese JAXA e la canadese CSA-ASC.
La struttura della stazione, con i suoi oltre cento metri di intelaiatura, copre un'area maggiore di qualsiasi altra stazione spaziale precedente, tanto da renderla visibile dalla Terra a occhio nudo. Le sezioni di cui è composta sono gestite da centri di controllo missione a terra, resi operativi dalle agenzie spaziali che partecipano al progetto.
Viaggia a una velocità media di , completando 15,5 orbite al giorno e viene mantenuta in orbita a un'altitudine compresa tra 330 e . Fin dal 2 novembre 2000 è abitata continuativamente da un equipaggio variabile tra 2 e 7 astronauti. Nel tempo l'equipaggio è stato sostituito varie volte e alcuni astronauti sono tornati più volte sulla SSI.
La costruzione della SSI è iniziata nel 1998 e doveva essere completata entro il 2017, tuttavia l'ultimo modulo pressurizzato è stato installato nel 2021. Il termine della operatività è stato fissato per il 2030, e nell'anno successivo sarà dismessa tramite un rientro controllato nell'atmosfera.
Il 20 novembre 2020 sono stati celebrati i 20 anni dell'umanità a bordo della Stazione Spaziale: il primo equipaggio si è infatti insediato, a due anni dal lancio dei primi moduli, il 20 novembre 2000 con la missione Expedition 1.
Il costo totale è stato stimato dall'ESA in 100 miliardi di euro in 30 anni. Il suo obiettivo, come è stato definito dalla NASA, è quello di sviluppare e testare tecnologie per l'esplorazione spaziale, sviluppare tecnologie in grado di mantenere in vita un equipaggio in missioni oltre l'orbita terrestre e acquisire esperienze operative per voli spaziali di lunga durata, nonché servire come un laboratorio di ricerca in un ambiente di microgravità, in cui gli equipaggi conducono esperimenti di biologia, chimica, medicina, fisiologia e fisica e compiono osservazioni astronomiche e meteorologiche.
La proprietà e l'utilizzo della stazione spaziale sono stabiliti tramite accordi intergovernativi, che consentono alla Federazione Russa di mantenere la piena proprietà dei suoi moduli. L'agenzia spaziale russa manterrà le operazioni del segmento orbitale russo fino al 2024.
Origine della stazione
La Stazione Spaziale Internazionale rappresenta l'unione di vari progetti di stazioni spaziali nazionali che hanno avuto origine durante la guerra fredda. All'inizio degli anni ottanta, la NASA pianificò la realizzazione della stazione Freedom come controparte delle stazioni spaziali sovietiche Saljut e Mir. Freedom tuttavia non superò la fase di progetto e, con la caduta dell'Unione Sovietica, la sua realizzazione fu annullata. Le difficoltà economiche della NASA, comuni anche alle altre agenzie spaziali, convinsero l'amministrazione statunitense a contattare altri governi interessati all'esplorazione spaziale per realizzare un progetto comune. Contestualmente il caos economico nella Russia post-sovietica aveva portato alla cancellazione di Mir-2 (che sarebbe dovuta succedere alla Mir), nonostante il suo blocco di base, DOS-8, fosse già stato realizzato.
All'inizio degli anni novanta, il governo statunitense coinvolse le agenzie spaziali di Europa, Russia, Canada e Giappone nel progetto di una stazione spaziale congiunta, indicata come "Alpha". Nel giugno 1992, il presidente statunitense George H. W. Bush e il presidente russo Boris El'cin strinsero accordi ufficiali di collaborazione nell'esplorazione dello spazio e nel settembre del 1993, il vicepresidente statunitense Al Gore e il primo ministro russo Viktor Černomyrdin annunciarono i piani per la costruzione della nuova stazione spaziale, avviando anche il Programma Shuttle-Mir, che condusse a missioni dello Space Shuttle verso la stazione spaziale sovietica Mir allo scopo di incrementare la collaborazione tra le agenzie spaziali russa e statunitense e testare quelle soluzioni che avrebbero permesso l'integrazione della tecnologia russa e statunitense nella SSI. Negli accordi stipulati tra i vari partner internazionali, si previde il ri-utilizzo delle soluzioni progettuali che ciascuna agenzia aveva sviluppato per la realizzazione di una propria stazione spaziale; così, la stazione finì con l'essere basata sui progetti della stazione Freedom della NASA, sulla stazione Mir-2 (divenuta il cuore del modulo Zvezda), sul laboratorio Columbus dell'ESA, che inizialmente doveva essere un modulo autonomo e sul laboratorio giapponese Kibo.
Quando il primo modulo Zarja fu lanciato nel 1998 si stimava che la stazione sarebbe stata completata entro il 2003. In seguito a ritardi la data venne spostata al 2017 e poi al 2021. In quell'anno sono stati aggiunti gli ultimi moduli pressurizzati Nauka e Prichal. Lo sviluppo della stazione non si è tuttavia arrestato, e prosegue con il coinvolgimento di aziende private. Nel 2020 è stato installato il modulo sperimentale Bishop Airlock Module, sviluppato da Nanoracks, Thales Alenia Space e Boeing e sono attualmente in costruzione i moduli del futuro segmento Orbitale Axiom, sviluppati da Axiom Space, che costituirà una espansione della stazione a fini commerciali. L'ESA, inoltre, stimò nel 2005 che il costo del progetto dalla fine degli anni ottanta al 2016 potesse superare i 100 miliardi di euro.
Finalità La Stazione Spaziale Internazionale svolge principalmente la funzione di laboratorio di ricerca scientifica, per la quale offre il vantaggio rispetto ai veicoli spaziali, come lo Space Shuttle, di essere una piattaforma a lungo termine in ambiente spaziale, in cui possono essere condotti esperimenti di lunga durata in assenza di peso. La presenza di un equipaggio permanente permette inoltre di monitorare, integrare, riparare e sostituire gli esperimenti e le componenti della stessa navicella spaziale. Gli scienziati a terra hanno accesso rapido ai dati forniti dal personale di volo e possono modificare esperimenti o fare arrivare nuovi prodotti in breve tempo, cosa generalmente non fattibile su veicoli spaziali senza equipaggio.
Gli equipaggi, che abitano la stazione in missioni (chiamate Expedition) di diversi mesi di durata, conducono esperimenti scientifici ogni giorno (circa 160 ore-uomo in una settimana). I risultati degli esperimenti vengono pubblicati mensilmente.
La SSI fornisce un punto di relativa sicurezza, in orbita terrestre bassa (low earth orbit o LEO), per testare componenti di veicoli spaziali che saranno necessari per le future missioni di lunga durata verso la Luna e Marte. La possibilità di acquisire esperienza nella manutenzione, riparazione e sostituzione dei suoi componenti in orbita è di fondamentale importanza per la gestione di un veicolo spaziale lontano dalla Terra.
Una parte degli scopi della stazione è relativa alla cooperazione internazionale e all'istruzione. L'equipaggio della SSI fornisce opportunità per gli studenti sulla Terra di eseguire esperimenti sviluppati dai partecipanti facendo poi dimostrazioni a scopo didattico. La cooperazione di 14 nazioni diverse al suo sviluppo è certamente un buon banco di prova per future collaborazioni internazionali..
Ricerca scientifica
La SSI fornisce una struttura per condurre esperimenti che richiedono una o più condizioni anomale che risultano essere presenti sulla stazione. I principali campi di ricerca comprendono la ricerca sull'uomo, la medicina spaziale, la biologia, (con esperimenti biomedici e sulle biotecnologie), la fisica (compresa la meccanica dei fluidi e la meccanica quantistica), la scienza dei materiali, l'astronomia (inclusa la cosmologia) e la meteorologia. La NASA, con lAuthorization Act 2005 ha designato il segmento americano della SSI come un laboratorio nazionale con l'obiettivo di incrementare il suo utilizzo da parte di altre agenzie federali e del settore privato. La ricerca sulla SSI ha migliorato le conoscenze degli effetti sul corpo umano della permanenza nello spazio a lungo termine. Gli studi si sono concentrati sull'atrofia muscolare, sulla perdita di tessuto osseo e sulle dinamiche dei fluidi.
I dati saranno utilizzati per determinare se la colonizzazione dello spazio e voli umani di lunga durata siano fattibili. A partire dal 2006, i dati sulla perdita di massa ossea e muscolare suggeriscono che ci sarebbe un significativo rischio di fratture e problemi di circolazione se gli astronauti atterrassero su un pianeta dopo un lungo viaggio interplanetario (come ad esempio un viaggio della durata di sei mesi, necessari per raggiungere Marte). Importanti studi medici vengono condotti a bordo della SSI attraverso il National Space Biomedical Research Institute (NSBRI). Tra questi l'Advanced Diagnostic Ultrasound in Microgravity in cui gli astronauti, sotto la guida di esperti a Terra, eseguono ecografie. Solitamente non vi è nessun medico a bordo della SSI e la diagnosi delle condizioni mediche rappresenta una sfida. Si prevede che l'ecografia guidata a distanza avrà applicazioni sulla Terra in situazioni di emergenza e in contesti rurali dove l'accesso alle cure di un medico esperto sono difficili.
I ricercatori stanno studiando anche l'effetto di un ambiente in quasi assenza di peso sulla evoluzione, lo sviluppo, la crescita e sui processi interni di piante e animali. In risposta ad alcuni di questi dati, la NASA si propone di indagare gli effetti della microgravità sulla sintetizzazione e crescita di tessuti umani e di proteine sconosciute che possono essere prodotte nello spazio.
Gli studi in microgravità sulla fisica dei fluidi permetterà ai ricercatori di capire meglio il loro comportamento: infatti poiché i fluidi nello spazio possono essere mescolati quasi completamente senza dover tenere conto del loro peso, sarà possibile studiare quelle combinazioni di liquidi che non si mescolerebbero sulla Terra. Grazie a esperimenti condotti all'esterno della stazione, a temperature molto basse e in quasi assenza di peso sarà possibile ampliare le nostre conoscenze sugli stati della materia (in particolare sui superconduttori) poiché la combinazione di queste due condizioni dovrebbe far osservare i passaggi di stato come se li si vedesse al rallentatore.
Lo studio delle scienze dei materiali è un'importante attività di ricerca svolta sulla SSI. Altre aree di interesse includono ricerche che esaminano la combustione nello spazio coinvolgendo l'efficienza delle reazioni e la formazione di sottoprodotti, con possibili miglioramenti nel processo di produzione dell'energia sia qui sulla Terra che per i veicoli spaziali, cosa che avrebbe importanti conseguenze economiche e ambientali. Gli obiettivi futuri sono indirizzati allo studio di aerosol, ozono, vapore acqueo e ossidi nell'atmosfera terrestre, così come i raggi cosmici, la polvere cosmica, l'antimateria e la materia oscura nell'universo.
Nel campo della fisica, grosse aspettative vengono dall'Alpha Magnetic Spectrometer, un rivelatore utilizzato per la fisica delle particelle installato nella stazione grazie alla missione STS-134. Esso è progettato per la ricerca di nuovi tipi di particelle tramite la misura ad alta precisione della composizione dei raggi cosmici.
Oltre a tutti gli esperimenti che verranno effettuati, il mantenimento stesso di una presenza costante dell'uomo nello spazio aiuterà a migliorare i sistemi per il supporto vitale e il controllo ambientale, a trovare nuovi metodi per la cura delle malattie e per la produzione di materiali, fornendo così quelle conoscenze indispensabili alla colonizzazione umana dello spazio.
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