Orbitaaljaam laieneb rahvusvahelises koostöös

Ulmekirjanike üks lemmikteemasid läbi aegade on teistele taevakehadele lendamise kõrval olnud ikka orbitaaljaamad, millel võib uurimistööd teha ja kaugemale suunduvaid kosmoselaevu ehitada. Esimene tõeline orbitaaljaam saadeti Nõukogude Liidust kosmosesse vaid kümme aastat pärast Juri Gagarinit. Nüüd tiirleb juba üheksa aastat ümber Maa Rahvusvaheline Orbitaaljaam ISS (International Space Station), mille ehitamisse on seni andnud põhipanuse USA ja Venemaa. Lähiajal on aga oodata Euroopa Kosmoseagentuuri ESA ja Jaapani loodud esimeste moodulite orbiidile jõudmist.

Ulmeteostes kujutatakse orbitaaljaamu tihtilugu rõngakujulistena, mis on kunstliku raskusjõu saavutamiseks pandud pöörlema. Esimesena 19. aprillil 1971 kosmosesse jõudnud Nõukogude orbitaaljaam Saljut 1 oli siiski üldjoontes silindrikujuline, nagu ka järgnenud kuus samanimelist orbitaaljaama, millest üks - Saljut 2 - läks varsti pärast orbiidile jõudmist rikki. Kunstlikku raskusjõudu pole ei neil ega ka kõigil teistel senistel orbitaaljaamadel erinevalt ulmeautorite väljamõeldistest saavutada püütudki. Vastupidi, üks orbitaaljaamade kasutamise eesmärke on eksperimentide tegemine kaaluta olekus.

Viimasena startinud Saljut 7 lõpetas oma eksistentsi 1991. aasta veebruaris, seega ligi kakskümmend aastat pärast programmi algust. Viimane meeskond saabus tema pardale 1986. aasta mais aga juba uuelt orbitaaljaamalt Mir¸ mis oli startinud sama aasta 19. veebruaril. Tegemist oli järgmise põlvkonna orbitaaljaamaga, mille moodustasid üksteise järel orbiidile viidud ja siis üksteisega põkkunud moodulid. Kokku sai neid erineva suurusega plokke seitse ja kui mitmete probleemide käes vaevlev Mir suunati 22. märtsil 2001 Vaikse ookeani lõunaosa kohal atmosfääri tihedatesse kihtidesse, et ta seal suuremat häda tekitamata puruneks, kaalus ta kokku ligi 125 tonni!

Nii Miri kui ka mitmete Saljutide pardal oli Tõravere teadlaste loodud aparatuur atmosfääri kõrgkihtide uurimiseks.

Ka Ameerika on ühe orbitaaljaama teinud - 1973. aastal orbiidile viidud Apollo kuuprogrammi ülejääkidest ehitatud Starlabi. Seda külastas aastatel 1973-1974 kolm meeskonda, Skylab ise kukkus pärast enam kui viis aastat kestnud mehitamata lendu 1979. aasta suvel Lääne-Austraaliasse, jõudmata ära oodata kosmosesüstikute lennukõlblikuks saamist.

Koostöö konkurentsi asemele

Muutunud poliitilised suhted jõudsid peagi maa pealt ka kosmosesse. Algselt vaid N Liidu (ja mõnevõrra ka tema liitlasriikide) poolt kasutatav Mir muutus Venemaa ja Ameerika Ühendriikide kosmosealase koostöö objektiks, millega põkkusid alates 1995. aastast ka kosmosesüstikud ning millel Ameerika astronaudid harjutasid pikaajalist kosmoses viibimist. Seda oli ameeriklastel hädasti vaja, sest varsti tuli neil aktiivselt tegutseda Rahvusvahelises Orbitaaljaamas ISS. Sündinud kaheksakümnendatel aastatel Ameerika enda Freedomi-nimelise orbitaaljaama projektina, jätkati tema ehitamist rahapuuduse tõttu koos teiste riikidega juba ISS-i nime all. Lisaks Euroopa Kosmoseagentuurile, Jaapanile ja Kanadale ühines sellega 1993. aastal ka Venemaa, kellel olid niisuguste asjade ehitamisel ja kasutamisel kõige pikemaajalisemad kogemused. Venemaa oli ka see osaline, kelle valmistatud ja 20. novembril 1998 üles viidud moodul Zarja rahvusvahelisele orbitaaljaamale aluse pani. Sellele järgnes veel kahe USA ja ühe Venemaa mooduli ülessaatmine. Seejärel saabus 2. novembril 2000 orbitaaljaamale esimene meeskond ja sealt alates on ISS olnud pidevalt mehitatud ning teda on pidevalt laiendatud.

Kolumbus ja Lootus jõuavad orbiidile

Kuni viimase ajani koosnes ISS ainult Ameerika ja Venemaa ehitatud ning kohaletoimetatud moodulitest, kuigi muid komponente on teinud ka teised riigid, näiteks robotkäpp on valmistatud Kanadas. Selline olukord muutus äsja: oktoobri lõpus viis kosmosesüstik Discovery orbitaaljaama Itaalias ehitatud ühendusmooduli Harmony. Detsembris saadetakse kosmosesüstikuga Atlantis üles Euroopa kosmoseagentuur ESA valmistatud uurimislaboratoorium Columbus, mis ühendatakse Harmony külge. Columbus on seitsme meetri pikkune ja 4,5-meetrise läbimõõduga silinder, mille mõlemad otsad on koonilised. Ta mahutab kümme standardset seadmeriiulit (rack'i), millesse igaühte saab paigutada kuni 700 kilogrammi aparatuuri. Peale selle saab aparatuuri paigaldada ka mooduli välisküljele. Columbuse sees paiknevad esialgu seadmed vedelike ja bioloogiliste proovide uurimiseks kaaluta olekus, välisküljel asub aga observatoorium Päikese jälgimiseks.

Siis on järjekord jaapanlaste käes, kelle Kibo (Lootus jaapani keeles) ehk JEM (Japanese Experiment Module) on üldse suurim kõigist ISS-i moodulitest ning koosneb neljast osast. Neist kõige suurem on 11,2 meetri pikkune ja 4,4-meetrise läbimõõduga hermeetiline moodul PM, milles on nagu Columbuseski kümme standardset seadmeriiulit ja kus meeskonnaliikmed saavad tavalises riietuses teha peamiselt mikrogravitatsioonialaseid eksperimente. Avatud platvormile EF (Exposed Facility) saab paigutada seadmeid, mis peavad otseselt avakosmoses olema. Neil mõlemal on oma logistiline moodul ELM (Experiment Logistics Module), mis mõeldud uute katseseadmete kohaletoimetamiseks ja juba kasutatute maale tagasisaatmiseks. Hermeetiline moodul ELM kujutab endast konteinerit, mis põkkub mooduli endaga ja kust seejärel astronaudid saavad saabunud varustuse PM-i tassida. Avatud platvormi ELM-ilt tõstetakse seadmed platvormile ja tagasi PM-i külge kinnitatud robotkäpaga.

Kogu selle värgi kohaletoimetamiseks on tarvis tervelt kolme kosmosesüstiku lendu. Kõigepealt, 2008. aasta veebruaris lennutatakse orbiidile hermeetiline moodul ELM, millele aprillis järgneb hermeetiline moodul ise, avatud platvormini jõuab järjekord alles 2009. aastal.

Kosmiline pargas

Orbitaaljaama käigushoidmiseks tuleb sinna regulaarselt varustust toimetada. Seni on seda ülesannet täitnud põhiliselt Vene kosmoselaevad Progress, mis pole midagi muud kui mehitamata variant Sojuzist. Need on viimasel ajal teinud ISS-i juurde kolm-neli reisi aastas. Pärast kraami mahalaadimist täidetakse nad jäätmetega ja suunatakse Maa atmosfääri, kus nad ära põlevad. Muidugi saab natuke kraami kohale toimetada ka vahetusmeeskondi toovate Sojuzidega ja jaama monteerimas käivate kosmosesüstikutega. Viimaste jaoks on Itaalia kosmoseagentuur konstrueerinud spetsiaalse konteineri MPLM (Multi-Purpose Logistics Module), mis toimetatakse kosmosesüstiku pagasiruumis kohale ning põkatakse siis orbitaaljaamaga. Seejärel saavad astronaudid/kosmonaudid sinna luugi kaudu siseneda ning varustuse jaama tassida. Kokku on ehitatud kolm sellist konteinerit, mis oma nimed Leonardo, Raffaello ja Donatello on saanud Itaalia kultuuri suurkujudelt. Esimesena jõudis neist kosmosesse Leonardo 2001. aastal, koos Raffaelloga on nad kokku teinud juba seitse reisi ja kavas on veel kaks. Donatello teeb oma esimese ja ainsa lennu aastal 2009, toimetades orbitaaljaama varustust, mida on vaja meeskonna suurendamiseks seniselt kolmelt kuue liikmeni. Seega teevad nad kolme peale kokku üldse vaid kümme lendu.

ATV, mis pole mõeldud maastikul sõitmiseks

MPLM on hea asi küll, kuid vajab kohaletoimetamiseks kosmosesüstikuid, mida on vähe ning mille lennud on kallid. Peale selle lõpetatakse nende kasutamine Columbia katastroofi järel kärbitud plaanide järgi aastal 2010, jättes ainsaks veovahendiks Progressi. Õnneks tulevik siiski nii tume ei ole, sest Euroopa kosmoseagentuur on välja töötanud uue automaatse veolaeva, mille nime lühend ATV on tänapäeval motosõprade hulgas hästi tuntud, kuid antud juhul tuleneb hoopiski ingliskeelsest nimetusest Automated Transfer Vehicle (otseses tõlkes Automaatne Ülekandesõiduk). See 10,3 meetri pikkune ja 4,5-meetrise läbimõõduga silindrikujuline veok koosneb kahest moodulist, millest ühes paiknevad rakettmootorid ja mille külge on kinnitatud X-kujulised päikesepatareid ning teine kujutab endast kaubakonteinerit. Selle mooduli konstruktsioon põhineb MPLM-il ning nagu viimasel, on ka selles elamiskõlblikud tingimused, nii et astronaudid/kosmonaudid saavad seal tegutseda tavalises riietuses skafandreid selga panemata. Seetõttu võib, nagu ESA rõhutab, ATV-d julgelt nimetada ka kosmoselaevaks, kuigi stardi ajal tema pardal meeskonda ei ole. ATV on ühtlasi ka suurim ESA poolt tehtud kosmoseaparaat.

ATV võib orbitaaljaama toimetada kuni 7,5 tonni kaupa, seda võib olla nii tahkel (toit, aparatuur jms), vedelal (vesi, kütus) kui gaasilisel (õhk) kujul. Vedelike ja gaaside jaoks on ATV-s balloonid, millest saab vedelikke põkkumisel ühendatud torustike kaudu orbitaaljaama pumbata. See-eest õhk lastakse otse ISS-i atmosfääri.

ATV stardib Euroopa kanderaketiga Ariane 5 Lõuna-Ameerikas Prantsuse Guajaanas asuvalt Kourou kosmodroomilt. Seejärel liigub ta umbes kolme päeva jooksul oma rakettmootorite abil ISS-i juurde ning põkkub automaatselt selle Vene mooduliga Zvezda. ATV võib jääda orbitaaljaama külge kuni pooleks aastaks. Selle aja jooksul tühjendab meeskond ta saabunud varustusest ja toimetab selle asemele jäätmed. Samuti kasutatakse samal ajal ATV mootoreid orbitaaljaama orbiidi korrigeerimiseks. Tavaliselt on vaja orbitaaljaama kõrgemale tõsta, kuna isegi nii kõrgel (üle 330 km maapinnast) kipub see hõõrdumise tõttu atmosfääriosakestega kõrgust kaotama. Mõnikord on vaja aga kõrvale põigata kosmilise rämpsu (tavaliselt tehiskaaslaste ja kanderakettide tükid) eest, millega kokkupõrkamine võib halvemal juhul ISS-ile isegi saatuslikuks saada. Praegu kasutatakse orbiidi muutmiseks orbitaaljaama enda, veolaevade Progress ja Sojuzide ning kosmosesüstikute mootoreid.

Pärast orbitaaljaamast eraldumist suunatakse ATV Maa atmosfääri, kus ta Vaikse ookeani kohal ära põleb.

Esimene ATV kannab kuulsa Prantsuse ulmekirjaniku Jules Verne'i (kahjuks oli ta eelmises Horisondis saanud USA kirjanikuks - toimetus vabandab!) nime ja peaks praeguste kavade järgi startima juba järgmise aasta kevadel. Nime vääriliselt on tema pardal muu hulgas ka Jules Verne'i käsikirjad. Edaspidi on kavas saata ATV-sid välja keskmiselt korra aastas.

ATV ei jää ainsaks omataoliseks, sarnase lahenduse on välja töötanud ka jaapanlased ning selle esimene start peaks toimuma 2009. aastal. HTV (HII Transfer Vehicle) nime kandva veoki toimetab orbiidile Jaapani enda kanderakett HII (siit ka nimi), mis stardib Tanegashima saarel asuvast kosmosekeskusest. See on ATV-ga võrreldes veidi väiksem nii mõõtmetelt kui kandevõimelt ning, mis kõige olulisem, pole võimeline iseseisvalt orbitaaljaamaga põkkuma: selle lähedusse jõudnud HTV tõstetakse põkkumissõlme külge robotkäpaga. HTV peamiseks ülesandeks on teenindada Jaapani enda moodulit Kibo.

Rahvusvahelise Orbitaaljaama laiendamine ei lõpe veel kaugeltki eespoolkirjeldatud moodulite kasutuselevõtu järel, vaid temaga tuleb ühendada mitu nii USA, Venemaa kui ka ESA valmistatud moodulit, enne kui selle kõigi aegade suurima kosmoseaparaadi võib (praeguste plaanide järgi) 2010. aasta lõpul valminuks kuulutada. Loodetavasti pole kosmoses oma Ülemiste vanakest...

TÕNU TUVIKENE (1952) on Eesti Hariduse ja Teaduse Andmesidevõrgu EENet programmeerija. Lõpetanud Tartu Ülikooli astrofüüsikuna 1975. Kuni aastani 1988 oli Tartu Observatooriumi insener ja nooremteadur tähtede füüsika uurimisel. Seejärel töötanud arvutite alal, juhatanud Tartu Tähetorni astronoomiaringi ning populariseerinud astronoomiat ja kosmonautikat. Üle viiekümne aimekirjutise autor, kogumiku "Universum" kaasautor.