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Cómo funciona la Estación Espacial Internacional

Cómo funciona la Estación Espacial Internacional
Satisfacer
  1. Piezas y ensamblaje de la Estación Espacial Internacional
  2. Mantener un ambiente permanente en el espacio.
  3. ISS: potencia, propulsión y comunicaciones
  4. La vida a bordo de la ISS
  5. Trabajando a bordo de la ISS
  6. El futuro de ISS

Piezas y ensamblaje de la Estación Espacial Internacional

Cinco naves espaciales están estacionadas en la Estación Espacial Internacional, incluido el carguero SpaceX Dragon, la nave de suministro Northrop Grumman Cygnus y la nave de suministro Russian Progress 74 y las naves de carga Soyuz MS-13 y MS-15. NASA

Construir la Estación Espacial Internacional (ISS) es un poco como construir un juguete con un conjunto de piezas LEGO o K’nex para niños. Pero, aunque estos juguetes tienden a ser pequeños, la ISS contiene miles y miles de piezas. [source: Hollingham].

Algunos de los componentes principales se enumeran a continuación:

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  • Módulos presurizados como Zarya, Zvezda, Destiny, Columbus y Harmony brindan ambientes transpirables y acogedores para alojamiento, salas técnicas y laboratorios donde las tripulaciones viven y trabajan [source: NASA].
  • Nosotros son pequeños módulos que conectan los más grandes, permitiendo a los astronautas pasar por la estación y mover el equipo [source: ESA].
  • Puertos de amarrepermitir que varias naves espaciales se conecten a la ISS [source: Howell].
  • LA Truss integrado es un marco largo con vigas lineales por encima de los módulos presurizados. Es un punto de anclaje para paneles solares y radiadores que ayudan a controlar la temperatura de la estación. También contiene las líneas de ferrocarril del sistema de base móvil. [source: NASA].
  • LA Sistema de base móvil es una plataforma de trabajo móvil que recorre los rieles de la estructura de celosía. A bordo hay una serie de brazos robóticos que transportan cargas y paquetes de prueba. [source: NASA].
  • Investigación externa y adaptaciones de carga útil Proporcionar múltiples ubicaciones de montaje a lo largo del exterior de la ISS para experimentos que no se pueden realizar dentro de la instalación. [source: NASA].
  • Espacio mientras que la nave espacial Soyuz y la nave de suministros Progress se unen a la ISS para transportar astronautas y suministros hacia y desde la Tierra.

El montaje de la ISS comenzó en noviembre de 1998, cuando un cohete de protones ruso puso en órbita el primer módulo, el Bloque de Carga Funcional (Zarya). Una tripulación de tres miembros, la primera de la ISS, fue lanzada desde Rusia el 31 de octubre de 2000. La tripulación pasó cuatro meses y 17 días a bordo de la ISS, activando sistemas y realizando experimentos.

Desde entonces, muchas naves espaciales han colocado partes de la ISS en órbita y su ensamblaje ha progresado. Durante ese tiempo, la ISS estuvo constantemente ocupada: al momento de escribir este artículo, 61 expediciones de astronautas habían llegado con éxito a la estación.

La tripulación actual de la estación asumió el control el 3 de octubre de 2019. Estos valientes hombres y mujeres son miembros de la Expedición 61 de la ISS y permanecerán en el espacio hasta febrero de 2020. En ese momento, pasarán las riendas a la Expedición. 62 [source: NASA].

Cuando se trata de oficinas en casa, la ISS es realmente grande. Con 108,8 metros (357 pies) de longitud, la viga mencionada es casi tan larga como un campo de fútbol. La ISS también contiene varios conjuntos de grandes paneles solares rectangulares con una envergadura de 73 metros (240 pies). En términos de peso, la estación pesa en la báscula de 419,725 kilogramos. Y tiene 13.696 pies cúbicos (388 metros cúbicos) de espacio habitable a bordo, un número que aumenta cada vez que otro barco atraca allí. [source: NASA].

Viajando a una velocidad vertiginosa de 17.227 millas por hora (27.724 kilómetros por hora), la EEI orbita a una altitud promedio de 248 millas (400 kilómetros) sobre la superficie de la Tierra. [sources: Conners and Howell].

Estas son especificaciones bastante impresionantes, pero quizás aún más impresionante es cómo la ISS mantiene un entorno habitable.

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Mantener un ambiente permanente en el espacio.

Estación Espacial Internacional

La astronauta de la NASA Jessica Meir rocía almohadas vegetales donde se cultivan hojas de mostaza Mizuna como parte del experimento botánico Veg-04B. NASA

Mantener un medio ambiente permanente en el espacio requiere cosas que muchos de nosotros damos por sentado aquí en la Tierra: aire fresco, agua, comida, un clima confortable (y habitable), incluso basura y protección contra incendios.

Hablemos primero del aire. Todos necesitamos oxígeno, por lo que la ISS tiene varios métodos para administrarlo. Una técnica consiste en enviar oxígeno desde la Tierra a través de una nave espacial. Los autobuses de reabastecimiento de combustible llegan periódicamente con oxígeno fresco a cuestas; el elemento vital se deposita en tanques a presión a bordo de la ISS [source: Starr].

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ISS también tiene sistemas que hacen que el oxígeno sea respirable a partir del agua reciclada. Mediante la electrólisis, algunos de estos dispositivos dividen el agua en hidrógeno y oxígeno gaseoso. Luego, el primero se combina con un compuesto no deseado: dióxido de carbono (CO2). Los seres humanos exhalan naturalmente este gas incoloro, pero inhalar demasiado es peligroso para la salud.

En la Tierra, esto generalmente no es un problema porque las plantas absorben CO2. Sin embargo, el espacio para la jardinería es limitado en la ISS, lo que obliga a los ingenieros a crear otras formas de eliminar el exceso de dióxido de carbono. Tras el inicio del proceso de electrólisis, parte del hidrógeno reacciona con el CO2 que se acumula. Un subproducto de esta interacción es el gas metano, que se descarga al espacio. Durante ese tiempo, el oxígeno recuperado ingresa al suministro de aire de la ISS. [source: Starr].

Durante este período, el agua potable se recicla porque algunos de estos mecanismos reacondicionan el aire exhalado. El agua también se recolecta al recolectar sudor, condensación y orina. (Además, algunos miembros de la tripulación obtienen agua reutilizando el agua del baño y la ducha). Como dijo el astronauta Douglas H. Wheelock a The New York Times en 2015, cuando estás en la periferia de la EEI, “el café de ayer es el café de mañana”. [source: Schwartz].

Según la Agencia Espacial Europea, hasta el 80% del agua a bordo de la ISS se recicla. Por el momento, la ESA y la NASA están trabajando en sistemas de soporte vital de circuito cerrado que, si se mejoran, pueden eliminar por completo la necesidad de transportar agua y oxígeno al mar. ISS. Descifrar esta tecnología podría convertirse en la clave para los viajes espaciales de larga distancia en el futuro. [source: ESA].

OK, ¿qué pasa con la comida? Bueno, además de algunas plantas comestibles que se cultivan a bordo, la tripulación depende de las entregas de rutina para la mayoría de sus suministros de alimentos. Muchos elementos del menú vienen en paquetes especialmente diseñados que se sujetan a las superficies del comedor con velcro, para evitar que floten en el ambiente de baja gravedad. [sources: Lemonick and Preston].

Mantener una temperatura habitable es otra preocupación importante. Se espera que la ISS resista temperaturas de -128 grados Celsius (-200 grados Fahrenheit) y 93 grados Celsius (200 grados Fahrenheit) en los lados oscuro y soleado de nuestro planeta, respectivamente.

Entre otras cosas, la ISS utiliza calentadores, aislamiento y circuitos de circulación de amoníaco líquido para regular la temperatura interna. Los radiadores ayudan a liberar el exceso de calor generado por algunas máquinas a bordo de la estación. [source: NASA].

Como cualquier hogar, la ISS debe mantenerse limpia. Esto es especialmente importante en el espacio, donde la suciedad y los escombros flotantes pueden representar un peligro. Los astronautas utilizan diversos tejidos, limpiadores y aspiradoras para limpiar superficies, filtros y ellos mismos. Los desechos se recogen en bolsas, se almacenan en un barco de suministro y se devuelven a la Tierra o se incineran. [sources: Anderson and NASA].

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ISS: poder, propulsión y comunicaciones

Estación Espacial Internacional

La Estación Espacial Internacional viaja a una velocidad vertiginosa de 17.227 millas por hora (27.724 kilómetros por hora) a una altitud promedio de 248 millas (400 kilómetros) sobre la superficie de la Tierra. Requiere todo tipo de propulsores y propulsión para mantener el rumbo. NASA

La ISS es esencialmente una gran nave espacial. Como tal, debe poder moverse en el espacio, su tripulación debe mantener la comunicación con los controladores terrestres y necesita energía para hacer todo eso.

Asumimos que tenemos electricidad para alimentar nuestros hogares. Por ejemplo, para usar su cafetera, solo necesita enchufarla a la pared sin dudarlo. Como en casa, todos los sistemas a bordo de ISS requieren una fuente de alimentación. Ocho grandes paneles solares proporcionan electricidad del sol. Cada bahía tiene 73 metros de largo y cubre un área de aproximadamente 27,000 pies cuadrados (2,500 metros cuadrados). [source: NASA].

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Hay dos cubiertas de células solares en cada placa. Cada cubierta está en un lado de un mástil telescópico que se puede extender y retraer para doblar o formar la red. El eje gira en una junta universal para que pueda mantener las células solares frente a la luz del sol [source: NASA].

Como una red en la Tierra, los arreglos generan energía primaria, alrededor de 84-120 kilovatios de electricidad, suficiente para mantener las luces encendidas en más de 40 hogares. La NASA informa que mientras la ISS absorbe la luz solar, aproximadamente el 60% de la electricidad producida en este proceso se utiliza para recargar las baterías a bordo de la estación. [source: NASA].

Originalmente, la ISS estaba equipada con baterías de níquel-hidrógeno. Pero en 2017, después de 18 años de servicio, se cambiaron por dos docenas de reemplazos de iones de litio. Además de ser más económicas, estas baterías mejoradas son más pequeñas y eficientes. [source: Nield].

En las altitudes orbitales de la estación, la atmósfera de la Tierra es extremadamente delgada, pero lo suficientemente gruesa como para deslizarse hacia la EEI y ralentizarla. Por lo tanto, la ISS debe actualizarse de vez en cuando para evitar que se desvíe de su trayectoria y pierda altitud durante la desaceleración.

El módulo de servicio ruso Zvezda tiene motores que se pueden usar para actualizar la ISS. Sin embargo, son los barcos de suministro Progress los que hacen la mayor parte del reinicio. Cada evento de reinicio requiere que se queme el motor del cohete [sources: Pappalardo and NASA].

Estas mismas tecnologías también podrían usarse para mantener la nave espacial alejada de los desechos espaciales flotantes (que es bastante común en la actualidad). Además, a veces es necesario ajustar la orientación de la estación para que pueda conectarse a los barcos de suministro.

La tripulación de la ISS no solo necesita saber exactamente dónde está, sino también ubicar otros objetos y averiguar cómo llegar del punto A al punto B, especialmente durante los reinicios.

Para discernir su velocidad y ubicación, ISS utiliza sistemas de posicionamiento global (GPS) rusos y estadounidenses. Además, hay varios giroscopios giratorios que ayudan a la estación a mantener la orientación deseada. Además, la ISS monitorea la posición de varias estrellas, satélites y estaciones terrestres, así como el sol, para la navegación. [source: NASA].

Ahora que sabe cómo se mantiene la ISS en el espacio, echemos un vistazo a cómo es vivir y trabajar allí.

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La vida a bordo de la ISS

Estación Espacial Internacional

El cosmonauta ruso Maxim Suraev, comandante de la Expedición 41, ejercita la estera de resistencia externa de Carga Operacional Combinada (COLBERT) en el Nodo Tranquilidad de la Estación Espacial Internacional. NASA

¿Cómo es vivir y trabajar en el espacio? Para responder a estas preguntas, la ingeniera de vuelo de la Expedición 18 Sandra Magnus escribió una serie de notas sobre su tiempo a bordo de la ISS. Tenga en cuenta una cosa importante: el día de un astronauta se planifica con mucha anticipación por muchas personas en el campo.

“Bueno, tenemos un programa de planificación a bordo que contiene todos los detalles que necesitamos para hacer el trabajo del día. Nos dice cuándo dormir, cuándo levantarnos, cuándo dormir”. ejercicio., cuándo comer, cuándo y qué información necesitamos para realizar nuestras tareas ” [source: NASA].

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Aunque esto parece extremadamente rígido, Magnus señala que existe cierta flexibilidad, ya que no todas las actividades deben realizarse a la hora exacta establecida por el cronograma.

La microgravedad presenta un entorno difícil. Ya sea que esté durmiendo, cambiándose de ropa o trabajando, a menos que esté fijo en su lugar, todo en la ISS a su alrededor flota. Incluso algo tan simple como levantarse por la mañana y vestirse no es tan simple. Imagina abrir tu armario solo para dejar que tu contenido vuele hacia ti. Al prepararse por la mañana, Magnus dice: “Cuando me quito el pijama, flotan hasta las habitaciones de la tripulación hasta que los recojo e inmediatamente los ato detrás de una banda o algo así. ¡Basta decir que aquí es fácil perder cosas! ” [source: NASA].

Después de despertarse, cada astronauta tiene un período posterior al sueño para prepararse para el día. Mientras tanto, los astronautas pueden bañarse, comer y leer el informe resumido diario (que -por curiosidad- a veces incluye una tira cómica). [source: ESA].

El ejercicio es importante; en condiciones de microgravedad, los huesos pierden calcio y los músculos pierden masa. Por lo tanto, los astronautas pasan mucho tiempo entrenando. En la ISS, los miembros de la tripulación dedican 2,5 horas al día, seis días a la semana, a hacer ejercicio rigurosamente. Aunque tienen una cinta de correr, una bicicleta estática y un equipo de levantamiento de pesas a mano, estos artículos parecen una gran diferencia del equipo que vería en un YMCA. (Para gritar en voz alta, la máquina de levantamiento de pesas usa succión para crear resistencia y la bicicleta ni siquiera tiene asiento). [source: Grush].

Para el trabajo real, los astronautas realizan experimentos o mantenimiento. Como la mayoría de las personas, se detienen a almorzar al mediodía. Luego, una vez finalizada la jornada laboral, hay una conferencia de planificación nocturna entre el equipo y los centros de control de tierra. Cuando terminen, los astronautas pueden salir, cenar e interactuar con las redes sociales.

Hablando de ocio, ISS es conocida por albergar noches de cine con todo el equipo. En 2016, Gizmodo informó que los astronautas tenían acceso a más de 500 películas y programas de televisión, incluidos “Modern Family”, “Pulp Fiction” y “Notorious” de Alfred Hitchcock. Un año después, la Expedición 54 causó revuelo en Twitter cuando vieron la exhibición de “Star Wars: The Last Jedi” a bordo de la ISS. [sources: Novak and NASA].

Idealmente, los miembros de la tripulación deberían dormir 8,5 horas por noche. Debido al zumbido de las máquinas, algunos astronautas usan tapones para los oídos mientras duermen. [source: ESA].

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Trabajando a bordo de la ISS

Estación Espacial Internacional

El astronauta de la NASA Rex Walheim trabaja en el Laboratorio Columbus poco después de su instalación en febrero de 2008. Columbus, que ha estado en la ISS durante 11 años, mantiene 10 “estantes” de experimentos, cada uno del tamaño de una cabina telefónica.

NASA

Los investigadores de gobiernos, industrias e instituciones educativas pueden utilizar las instalaciones de ISS. Pero, ¿por qué querrían hacerlo? ISS se utiliza principalmente para la investigación científica en un entorno de microgravedad único. La gravedad afecta a muchos procesos físicos en el planeta azul que llamamos hogar. Por ejemplo, la gravedad cambia la forma en que los átomos se unen para formar cristales. A bordo de la ISS, los experimentadores pueden desarrollar cristales más grandes y mejor estructurados que en la Tierra. Estos cristales pueden ayudarnos a diseñar medicamentos más efectivos para combatir enfermedades o mejorar las tecnologías de detección de radiación. [source: ISS: U.S. National Laboratory].

Además, la microgravedad hace algunas cosas interesante en el fuego. Cuando enciendes una cerilla aquí en la Tierra, la gravedad empuja el aire frío y denso hacia abajo a medida que los gases calientes suben, produciendo una llama en forma de lágrima. Pero en la EEI, las llamas toman la forma de pequeñas esferas azules. Esto ya ha revolucionado nuestra comprensión del proceso de combustión. Posteriormente, los experimentos de llama de la ISS pueden ayudar a los ingenieros a diseñar quemadores más eficientes y, al mismo tiempo, reducir la contaminación del aire. [source: NASA].

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La exposición prolongada a la pérdida de peso hace que nuestro cuerpo pierda calcio de los huesos, el tejido muscular y los fluidos corporales. Estos efectos de la ingravidez, como la disminución de la fuerza muscular y la osteoporosis, son similares a los efectos del envejecimiento. Por lo tanto, la exposición a la microgravedad puede proporcionarnos nuevos conocimientos sobre el proceso de envejecimiento y los tratamientos asociados.

De hecho, las pruebas de NELL-1, una proteína experimental que combate la osteoporosis formando (entre otras cosas) hueso sustituto, en ratas de laboratorio a bordo de la estación han producido resultados alentadores. [source: Smith].

Los astronautas de la ISS también pueden probar sistemas de soporte vital ecológicos. En el lugar de trabajo en órbita, es posible cultivar varias plantas que liberan oxígeno, absorben dióxido de carbono y proporcionan alimento. Estas habilidades de jardinería serán importantes para viajes largos en el espacio interplanetario, como un viaje a Marte.

Orbitando sobre la atmósfera de la Tierra y equipado con instrumentos y telescopios especiales, la tripulación de la ISS puede monitorear muchas cosas diferentes en la superficie del planeta (como los patrones de distribución de los glaciares) y en su atmósfera (como el desarrollo de huracanes). Los miembros de la tripulación también pueden usar telescopios para observar el sol, las estrellas y las galaxias sin distorsionar la atmósfera de la Tierra.

Para obtener detalles sobre proyectos y experimentos específicos, puede consultar el sitio web de Experimentos de la Estación Espacial de la NASA. Ahora echemos un vistazo al futuro de la ISS.

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El futuro de ISS

Estación Espacial Internacional

La astronauta de la NASA Christina Koch está aquí con nuevo material para el Cold Atom Lab (CAL), un experimento que produce nubes de átomos enfriados a temperaturas mucho más frías que el espacio profundo para que los científicos puedan estudiar los comportamientos fundamentales y las características cuánticas.
NASA

El conocimiento rara vez es barato. Con su precio acumulado de 100.000 millones de dólares, ISS es una de las empresas más caras de la historia de la humanidad. Y durante años, las consideraciones financieras han planteado dudas sobre su futuro a largo plazo.

ISS seguirá recibiendo financiación de los países participantes hasta 2024. Pero es posible que haya cambios importantes en el horizonte. Recientemente, la NASA fue pionera en la idea de abrir la estación a empresas privadas, según el plan original de Reagan. Quizás en algún momento, los intereses comerciales asumirán el control parcial o total de las operaciones diarias. Sin embargo, queda por ver si la EEI alguna vez se convertirá en propiedad privada, como esperan algunos políticos. [sources: Greenfieldboyce and NASA].

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El espacio puede ser la última frontera, pero ahora el dominio orbital de la estación se ha convertido en un territorio familiar. Una vez más, la NASA está vigilando la luna: se espera que el programa Artemis en curso lleve a “la primera mujer y el próximo hombre” al satélite natural de la Tierra para 2024. [source: NASA].

Entonces, ¿de dónde viene la ISS? Algunos administradores y científicos creen que la investigación realizada a bordo de la estación es vital para el éxito de los futuros esfuerzos de exploración lunar y marciana. Sin embargo, siguen surgiendo problemas de dinero. ¿ISS está desviando mucho dinero de otros proyectos espaciales o viceversa? El 31 de julio de 2019, el administrador de la NASA, Jim Bridenstone, anunció que la agencia no retiraría dinero del presupuesto de la ISS para financiar la nueva tecnología de alunizaje. “Si canibaliza la ciencia, si canibaliza la EEI, nunca alcanzará el estado final que desea”, dijo. [sources: Matthews and Redd].

Mientras los gobiernos participantes debaten el destino de su laboratorio alienígena, China ha creado sus propias estaciones espaciales. Dos prototipos, Tiangong-1 y Tiangong-2, completaron su carrera orbital en el planeta Tierra en 2018 y 2019, respectivamente. Ambos barcos se utilizaron para ayudar a desarrollar un proyecto más grande y mejor: un barco grande tipo ISS, con tres módulos. Según el gobierno chino, se completará al principio hasta mediados de la década de 1920. [source: Jones].

No importa lo que suceda mañana para la Estación Espacial Internacional, sigue siendo una maravilla de la construcción espacial y, al momento de escribir este artículo, es la misión espacial tripulada más larga jamás emprendida.

Publicado originalmente: 6 de diciembre de 2019

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Preguntas frecuentes sobre ISS

¿Qué tamaño tiene la Estación Espacial Internacional?

Según la NASA, la Estación Espacial Internacional apunta a escalas de 925,335 libras (419,725 kg). Tiene 13.696 pies cúbicos (388 metros cúbicos) de espacio habitable a bordo, un número que aumenta cada vez que otro barco atraca allí.

¿Qué tan lejos está la Estación Espacial Internacional de la Tierra?
La ISS orbita a una altitud promedio de 400 kilómetros sobre la superficie de la Tierra.
¿Qué edad tiene la Estación Espacial Internacional?
Su montaje en órbita comenzó en 1998.
¿Puedes ver la estación espacial con tus propios ojos?
¡Sí! A simple vista, la estación espacial parece un punto blanco que se mueve rápidamente en el cielo nocturno. Hay sitios web que pueden ayudarlo a monitorear y obtener una descripción general de la estación.
¿Quién se encuentra actualmente en la Estación Espacial Internacional?

Según la NASA, una tripulación internacional de seis personas vive y trabaja en la Estación Espacial Internacional.

Estación Espacial Internacional

La Estación Espacial Internacional (vista aquí en 2018) ha estado ocupada continuamente por astronautas desde 2000. NASA

Imagínese despertarse por la mañana, mirar por la ventana y ver el vasto horizonte azul de la Tierra y la oscuridad del espacio. Nuestro mundo se extiende debajo de ti. Montañas, lagos y océanos pasan en una hermosa corriente de paisajes que cambian rápidamente a medida que orbitas la Tierra cada 90 minutos. Parece irreal en una novela de ciencia ficción, ¿verdad? Para las tripulaciones de la Estación Espacial Internacional (ISS), esto es una realidad.

En 1984, el presidente Ronald Reagan propuso que Estados Unidos construyera una estación espacial tripulada permanente, apoyada por el gobierno y la industria, en colaboración con varios otros países. Cuatro años después, Estados Unidos unió fuerzas con Canadá, Japón y la Agencia Espacial Europea (un programa luego cogestionado por el Reino Unido, Francia, Bélgica, Italia, Holanda, Dinamarca, Noruega, España, Suiza)., Suecia y Alemania.) Para hacer de este complejo una realidad [source: NASA].

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La lista de países participantes crecerá en la década de 1990 con la adhesión de Rusia y Brasil al proyecto, aunque Brasil terminará de romper lazos con la ISS en 2007. [source: Gizmodo Brazil].

Allí, la NASA tomó la iniciativa en la coordinación de la construcción de la ISS, y hoy la ISS sirve como laboratorio orbital para experimentos en la vida, la física, las ciencias de la tierra y los materiales. Su montaje en órbita comenzó en 1998 y ha sido ocupado continuamente por astronautas desde 2000. [source: NASA].

La ISS contiene una amplia gama de esclusas de aire interconectadas, puertas de acoplamiento y módulos presurizados [source: NASA]. En noviembre de 2019, se realizaron un total de 222 caminatas espaciales en la estación. [source: NASA].

La ISS continuará recibiendo fondos hasta al menos 2024. Hasta ahora, este proyecto estelar ha costado a los países participantes más de $ 100 mil millones, y la NASA gasta $ 3-4 mil millones al año en él. [source: Greenfieldboyce].

En este artículo, veremos las partes de la ISS, cómo mantiene un entorno permanente para los humanos en el espacio, cómo se alimenta, cómo es vivir y trabajar en la ISS y cómo, exactamente, vamos a utilizar la ISS. Primero, comenzaremos con sus piezas y ensamblaje.

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