ABD Yörünge Segmenti

ABD Yörünge Segmenti (USOS), Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi (NASA), Avrupa Uzay Ajansı (ESA), Kanada Uzay Ajansı (CSA) ve Japonya Havacılık ve Uzay Araştırma Dairesi (JAXA) tarafından inşa edilen ve işletilen Uluslararası Uzay İstasyonu’ nun (ISS) bileşenlerine verilen isimdir. Segment halen tümü Uzay Mekiği tarafından teslim edilen on bir basınçlı bileşenden ve çeşitli dış elemanlardan oluşur.

Segment, Houston, Teksas'daki Johnson Uzay Merkezi, Oberpfaffenhofen, Almanya, Columbus Kontrol Merkezi ve Tsukuba, Japonya, Tsukuba Uzay Merkezi dahil olmak üzere dünya çapındaki çeşitli görev kontrol merkezlerinden izlenir ve kontrol edilir.  Ancak temel uçuş kontrolü, yörünge istasyonunu sürdürme ve yaşam destek sistemleri için Rus Yörünge Segmenti’ne bağlıdır.

ABD Yörünge Segmenti 10 basınçlandırılmış modülden oluşur. Bunlardan yedisi yaşanabilir ve üçü büyük bağlantı noktalarına sahip bağlantı düğümleridir. Bağlantı noktaları modülleri birbirine bağlamak veya uzay araçları için rıhtımlar ve yaklaşım sağlamak için kullanılır.

Düğümlerin her biri Ortak Yanaşma Mekanizmaları (CBM) adı verilen bağlantı noktaları vardır. Her üç düğümün de dış çevresinde 4 bağlantı noktası ve her iki ucunda 1 bağlantı noktası, toplam 6 bağlantı noktası vardır. Düğümlerdeki 18 bağlantı noktasına ek olarak, modüller üzerinde ek bağlantı noktaları vardır, bunların çoğu modülleri eşleştirmek için kullanılırken, kullanılmayan CBM bağlantı noktaları yeniden ikmal uzay aracı MPLM, HTV, Dragon Cargo veya Cygnus'tan birini yanaştırabilir. Soyuz, Progress, Otomatik Transfer Aracı ve eski Uzay Mekiği tarafından kullanılan tip olan CBM bağlantı noktalarını yerleştirme bağlantı noktalarına değiştiren iki PMA adaptörü vardır.

Usos basınçlı segmentinin ilk bileşeni Unity‘dir. Unity'nin arka ucunda Basınçlı Eşleştirme Adaptörü (PMA) 1 bulunur. PMA-1 Unity'yi Rus segmentiyle birleştirir. Unity de sancak tarafında Quest hava bölmesine iskele tarafında Tranquility ‘ye ve başucu (ing:zenith) tarafında ilgili Z1 kafesine bağlanır. Destiny laboratuvarı ileri uca bağlanır ve USOS'un geri kalanına gider. Unity ayrıca ISS'deki ekipler tarafından yemek yemek ve bazı aksama sürelerininde birlikte olmak için kullanılır. Unity düğümü, 6 Aralık 1998'de STS-88 tarafından istasyona teslim edildi.

Harmony, USOS'un merkezi bağlantı düğümüdür. Harmony Destiny laboratuvarının kıç tarafına, Kibo laboratuvarının iskele tarafına ve Columbus laboratuvarının sancak tarafına bağlıdır. Harmony düğümünün nadir ve zenit portları ayrıca H-II Transfer Aracı (HTV), Dragon ve Cygnus ikmal araçları için yanaşma limanı olarak hizmet eder. Harmony'nin ön ucunda, ziyaret eden Uzay Mekikleri tarafından kenetleme adaptörü olarak kullanılan ve ISS'ye gelecekteki mürettebatlı görevler tarafından kullanılacak PMA-2 vardır. 18 Temmuz 2016'da SpaceX CRS-9'da NASA, Shuttle APAS-95 yerleştirme adaptörünü SpaceX Dragon 2 ve Boeing Starliner ile kullanılmak üzere NASA Docking Sistemine dönüştürmek için Uluslararası Yerleştirme Adaptörü-2'yi fırlattı. Harmony 23 Ekim 2007'de STS-120 göreviyle teslim edildi.

Tranquility düğümü, USOS yaşam destek sistemlerini barındırır. Tranquility ayrıca yedi pencereli Cupola modülünü ve ileri bağlantı noktasında Leonardo modülünü barındırır. Öne bakan Tranquility limanı, istasyonun kafes yapısı tarafından engellenirken, arkaya bakan liman kullanım için boştur. Nadir bağlantı noktası Cupola tarafından kullanılırken, başucu bağlantı noktası düğüm içindeki bazı egzersiz ekipmanları tarafından kullanılır. Sancak iskelesi düğüm 1'e bağlıdır ve iskele tarafı daha önce Crew Dragon ve Boeing Starliner ile bağlantıya izin vermek için CRS-18 sırasında Uluslararası Yerleştirme Adaptörü-3 ‘ünü alacak Mekik kenetlenmesi için yedek olan PMA 3 tarafından işgal edilmiştir. Tranquility modülü, STS-130 tarafından Cupola ile birlikte Şubat 2010'da teslim edildi.

Destiny laboratuvarı, Amerikan yapımı laboratuvar modülüdür. Tıp, mühendislik, biyoteknoloji, fizik, malzeme bilimi ve Yer bilimleri araştırmalarında kullanılır. Destiny ayrıca bir yedek robotik iş istasyonunu barındırır ve teslim edilen USOS laboratuvarlarının ilkiydi. 7 Şubat 2001'de STS-98 tarafından teslim edildi Destiny laboratuvarı, Houston, Texas ve Huntsville, Alabama'daki görev kontrol merkezleri tarafından yönetilir.

Columbus, Avrupa Uzay Ajansı tarafından yapılan laboratuvar modülüdür. Akışkanlar, biyoloji, tıp, malzeme ve yer bilimlerinde bilimsel araştırmalara ev sahipliği yapar. Columbus ayrıca deneyleri uzay boşluğuna maruz bırakmak için kullanılan dört harici yük yerine sahiptir. Columbus modülü, 7 Şubat 2008'de STS-122 tarafından ISS'ye teslim edildi Almanya'da bulunan Columbus Kontrol Merkezi Columbus modülünün kontrolünden sorumludur.

Kibo laboratuvarı, USOS'un Japon bileşenidir. Kibo'nun dört ana bölümü vardır: Kibo laboratuvarının kendisi, basınçlı bir kargo konteyneri, açıktaki bir bilim platformu ve iki robotik kol. Modül, yükleri istasyonun dışındaki robotik kollara veya astronotlara iletmek için kullanılabilen küçük bir hava kilidine sahip olması bakımından benzersizdir. Robotik kollar, laboratuvar içindeki bir iş istasyonundan kontrol edilir. Laboratuvar tıp, mühendislik, biyoteknoloji, fizik, malzeme bilimi ve Yer bilimi alanlarında araştırma yapmak için kullanılmaktadır. Lojistik konteynır, Kibo'nun gelen ilk parçasıydı. STS-123 tarafından Mart 2008'de teslim edildi Kibo laboratuvarı, Mayıs 2008'de STS-124 görevi tarafından ISS'ye teslim edildi Açık bilim tesisi, Temmuz 2009'da STS-127 Japonya, Tsukuba'daki JEM Kontrol merkezi, Kibo laboratuvarının tüm unsurlarının kontrolünden sorumludur.

Quest Ortak Hava Kilidi ISS'nin USOS segmentinden uzay yürüyüşlerine ev sahipliği yapmak için kullanılır. İki ana bölümden oluşur: ekipman kilidi ve ekip kilidi. Ekipman kilidi, Araç Dışı Hareketlilik Birimlerinin depolandığı ve uzay yürüyüşleri için hazırlıkların yapıldığı yerdir. Uzay yürüyüşleri sırasında mürettebat kilidinin basıncı boşaltılır. Quest hava kilidi, Temmuz 2001'de STS-104 ekibi tarafından teslim edildi ve kuruldu.

Kalıcı Çok Amaçlı Modül (PMM) olarak da bilinen Leonardo modülü ISS'de depolama yeri için kullanılan modüldür. Leonardo, Tranquility düğümünün öne bakan tarafına bağlıdır. PMM 2011 yılının başlarında STS-133 göreviyle ISS'e teslim edildi. Başlangıçta Çok Amaçlı Lojistik Modülü (MPLM) Leonardo, ISS'ye kurulmadan önce uzun süre yörüngede kalacak şekilde dönüştürüldü.

Cupola, Tranquility modülüne bağlı yedi pencereli bir modüldür. Dünya gözlemi için kullanılır ve bazı spor aletlerini barındırır. Yedi pencerenin hepsinde, istasyonu uzay enkazından korumak için pencereler kullanılmadığında kapatılan kapaklar bulunur. Cupola, Tranquility düğümü ile birlikte STS-130’la Şubat 2010'da teslim edildi.

Basınçlı Eşleştirme Adaptörleri (PMA), ISS'nin USOS kısmında yerleştirme bağlantı noktaları olarak hizmet eder. Standart Ortak Yanaşma Mekanizmasını, Uzay Mekiği ve Rus Yörünge Segmenti tarafından kullanılan kenetlenme sistemi APAS-95'e dönüştürür. Halen PMA-1, Unity düğümünü ISS'deki Zarya modülüne bağlamak için kullanılır. Basınçlı Eşleştirme Adaptörü-2, Harmony'nin ön ucunda bulunurken, PMA-3 aynı düğümün başucu portunda bulunur.  PMA-2 sadece birkaç kez kullanılan PMA-3'ün yedeği olduğu Mekik kenetlenme bağlantı noktasıydı. Yeni Mürettebat Ticari Programı ve Mekik filosunun emekliye ayrılmasıyla NASA PMA-2 ve PMA-3'ü NASA Kenetlenme Sistemine dönüştürmek için Uluslararası Kenetlenme Adaptörünü kurdu. IDA-1'in PMA-2 ile kenetlenmesi gerekiyordu ancak SpaceX CRS-7 fırlatma arızasında kayboldu. Böylece SpaceX CRS-9'un getirdiği ve PMA-3'e kenetlenmesi beklenen IDA-2, PMA-2'ye kaydırıldı. Kayıp IDA-1'in yerini alan IDA-3, Temmuz 2019'da SpaceX CRS-18'de fırlatıldı ve PMA-3'e yanaştı. PMA-1 ve PMA-2, Aralık 1998'de STS-88'deki Unity düğümüyle teslim edildiler. Üçüncü PMA 11 Ekim 2000'de STS-92 tarafından teslim edildi.

Entegre Kafes Yapısı (ing:Integrated Truss Structure(ITS), ISS'nin dışında hayati donanıma sahiptir. Kafesin her bir parçasına, parçanın iskele tarafında mı yoksa sancak tarafında mı olduğunu gösteren bir P veya S işareti ve ilgili tarafında konumunu belirten bir sayı verilir. Kafes sisteminin kendisi, Destiny modülündeki bağlantı noktaları ile ISS'ye bağlanan, her iki tarafta dört ve bir merkezi segment olmak üzere toplam 12 segmentten oluşur. Zenith-1 (Z1) kiriş segmenti olarak bilinen on üçüncü parça, Unity modülüne bağlıdır ve orijinal olarak USOS'a güç sağlamak için P6 güneş panellerini tutmak için kullanılmıştır. Z1 segmenti artık Ku- bant antenlerini barındırır ve ISS'nin dışındaki güç ve veri kabloları için yönlendirme noktası görevi yapar. Entegre Kafes Yapısı paslanmaz çelik, titanyum ve alüminyumdan yapılmıştır. Yaklaşık 110 metre uzunluğa yayılır ve dört set güneş enerjisi paneli barındırır. Her bir güneş paneli seti, toplam 16 güneş paneli için dört panel içerir. Dört panel setin her birinin ayrıca güç kaynağı ekipmanını soğutmak için ilgili soğutma sistemi ve radyatörü vardır. Entegre Kafes Yapısı ayrıca iki pompa, iki radyatör dizisi ve iki amonyak ve iki nitrojen tankı tertibatından oluşan ISS için ana soğutma sistemini barındırır. Ayrıca Entegre Kafes Yapısında bulunan birkaç yük bağlantı noktası vardır. Bu noktalar, Canadarm2 için Harici İstif Platformları, Harici Lojistik Taşıyıcılar, Alfa Manyetik Spektrometre ve Mobil Taban Sistemini barındırır. Z1 kafesi, Ekim 2000'de STS-92 görevi tarafından teslim edildi. P6 segmenti, Aralık 2000'de STS-97'de kuruldu. S0 kafesi, STS-112'yi takip eden S1 segmenti ile STS-110'da ISS'ye teslim edildi. Kafesin P1 segmenti STS-113, tarafından ISS'ye getirildi, ardından STS-115’ te P3/P4 segmenti, ve STS-116’-da P5 segmenti geldi. S3/S4 kafes segmenti STS-117 tarafından teslim edildi, ardından S5 segmenti STS-118 tarafından teslim edildi. Kafes segmentinin son bileşeni olan S6 segmenti, STS-119 tarafından teslim edildi.

Dış İstifleme Platformları (ESP), ISS'de Yörünge Değiştirme Birimlerini (ORU) depolamak için kullanılan bir dizi platformdur. ESP'ler ORU'lara güç sağlar ancak komut ve veri işlemeye imkanı vermez. Dış İstifleme Platformu 1, Destiny laboratuvarının iskele tarafındadır ve Mart 2001'de STS-102 görevinde teslim edilmiştir ESP-2, Quest hava kilidinin iskele tarafında bulunur ve 2005 yılında STS-114 ekibi tarafından ISS'ye getirildi ESP-3, Starboard 3 (S3) kafes segmentindedir ve Ağustos 2007'de STS-118 de teslim edildi.

ExPRESS lojistik taşıyıcıları (ELC'ler), Harici İstifleme Platformuna benzer ancak daha fazla yük taşımak üzere tasarlanmıştır. ESP'lerin aksine, ELC'ler komut ve veri işlemeye izin verir. Dışa takılı konteynerlerin, yüklerin ve jiroskopların takıldığı bir çelik ızgara yapıyı kullanırlar; ve bilimsel deneylerin aletleri buna takılabilir. Bazı ELC bileşenleri Brezilya Uzay Ajansı tarafından yapılmıştır. Alt P3 kafesinde bulunan ExPRESS Logistics Carriers 1 ve üst S3 kafeste bulunan ELC 2 Kasım 2009'da STS-129 ile teslim edildi. ELC-3, STS-134 ekibi tarafından ISS'ye getirildi ve üst P3 kafesine yerleştirildi. ELC-4, STS-133 görevi sırasında alt S3 kafes segmentine teslim edildi ve kuruldu.

Alfa Manyetik Spektrometresi (AMS), S3 kafes segmentine takılmış bir parçacık fiziği deneyidir. AMS, karanlık madde ve anti-madde aramak için tasarlanmıştır. AMS'nin geliştirilmesine ve inşasına 56 farklı kurumdan ve 16 ülkeden beş yüz bilim insanı katıldı. Alfa Manyetik Spektrometresi, STS-134 ekibi tarafından teslim edildi.

MSS'nin bileşenleri Kanada Uzay Ajansı tarafından MDA Uzay Görevleri ile birlikte sağlandı. Mobil Taban Sistemini taşıyan Mobil Taşıyıcı NASA ile sözleşmeli olarak Northrop Grumman tarafından tasarlandı ve üretildi.

Mobil servis sisteminin ana bileşeni, Uzay İstasyonu Uzaktan Manipülatör Sistemi (SSRMS) olarak da bilinen Canadarm2‘dir. Kol, uzay yürüyüşü sırasında astronotlar tarafından kaldırılamayan büyük ve ağır yükleri hareket ettirebilir. Kolun taşıma kapasitesi ve 7 serbestlik derecesi vardır. Canadarm2 ayrıca konuşlandırıldığı yeri ve ucunda ne kullanıyorsa onu değiştirebilir. Destiny laboratuvarında, Harmony düğümünde, Unity düğümünde ve Mobil Temel Sistemde Candarm2 için kıskaç armatürleri vardır. Zarya modülüne bir kıskaç tertibatı takılıdır ancak bağlı veri kabloları yoktur. Bu kablolar bağlandıktan sonra, Canadarm2 kendini Zarya'nın dışına yerleştirebilecek ve Rus Yörünge Segmenti (ROS) civarında Araç Dışı Aktiviteyi (EVA) destekleyebilecektir. Canadarm2, 2001 yılının başlarında STS-100 ekibi tarafından monte edildi ve kuruldu.

Dextre, bir astronotun yapması gereken görevleri yapabilir. Bu görevler, yörünge değiştirme birimlerinin değiştirilmesini veya ORU'ların istif yerlerinden kurulacakları yere taşınmasını içerir. Dextre'yi kullanmak, belirli görevleri gerçekleştirmek için gereken hazırlık süresini azaltabilir ve astronotlara diğer görevlerin tamamlanması için daha fazla zaman ayırma yeteneği sağlayabilir. Dextre'nin birincil kıskaç fikstürü Destiny laboratuvarında bulunur, ancak ISS'deki herhangi bir elektrikli kıskaç fikstürüne de monte edilebilir. taşıma kapasitesi ve 15 serbestlik derecesi vardır. Dextre, STS-123 tarafından ISS'ye teslim edildi.

Gelişmiş ISS Bom Tertibatı, Canadarm2'nin erişimini genişletmek için kullanılır ve ayrıntılı inceleme yeteneği sağlar. Bomun ucunda birkaç milimetre çözünürlükte kayıt yapabilen lazerler ve kameralar var. Bom ayrıca korkuluklarla donatılmıştır, böylece STS-120'de güneş enerjisi dizilerini onarmak için yapıldığı gibi EVA'lar sırasında uzay yürüyüşçülerine yardımcı olabilir.

Yerleşim Genişletme Modülleri (HEM), Uluslararası Uzay İstasyonunun Tranquility modülüne bağlanmak için tasarlanmış, önerilen İngiliz yapımı modüllere atıfta bulunur. Bunlar, Bristol Üniversitesi‘nde havacılık mühendisi olan Mark Hempsell tarafından yönetilen bir mühendis ve bilim adamı konsorsiyumunca tasarlandı. İngiliz hükümetinin resmi desteğine sahip değildir. Eğer fon sağlanmışsa, modüllerin 2011'de piyasaya sürülmesi planlanıyordu.

Bağlantı Merkezi Sistemi (DHS) olarak da bilinen Düğüm 4, Düğüm Yapısal Test Parçası (STA) kullanılarak oluşturulacak ve Harmony modülünün ileri bağlantı noktasına yerleştirilmesi önerilen bir modüldü. Yapısal Test Parçası, ISS donanımının test edilmesini kolaylaştırmak için oluşturuldu ve Düğüm 1 olması amaçlandı. Ancak inşaat sırasında yapısal tasarım kusurları keşfedildi. Yapım aşamasındaki Düğüm 2 Düğüm 1 olarak yeniden adlandırıldı ve STA (eski Düğüm 1) Kennedy Uzay Merkezi'nde (KSC) depoya alındı.

2011'de NASA Düğüm 4 için 2013'ün sonlarında fırlatılmasıyla sonuçlanacak 40 aylık bir tasarım ve geliştirme çalışması düşünüyordu. Uzay Mekiği programı kullanımdan kaldırıldığından Düğüm 4'ü inşa etme ve fırlatma kararı alınmış olsaydı bir Atlas V veya Delta IV Ağır fırlatma aracı tarafından fırlatılacaktı.

Santrifüjün insan tepkilerine, mekanik dinamik tepkilere ve etkilere göre etkilerini ve etkilerini değerlendirmek ve karakterize etmek için, Nautilus-X santrifüjünün gösterimi ISS'de test edilecektir.

Üretilirse, bu santrifuj, yapay kısmi G etkileri için yeterli ölçeğin uzayda ilk gösterimi olacaktır. Gösterici, tek bir Delta IV Heavy veya Atlas V fırlatma aracı kullanılarak gönderilecektir. Böyle bir göstericinin tam maliyeti 83 milyon ABD Doları ile 143 milyon ABD Doları arasında olacaktır.

Ağustos 2016'da Bigelow Aerospace, Next Space Technologies for Exploration Partnerships'in ikinci aşaması kapsamında B330'a dayalı tam boyutlu bir yer prototipi Deep Space Habitation geliştirmek için NASA ile bir anlaşma imzaladı. Bigelow, modülü Uluslararası Uzay İstasyonuna bağlayarak test etmeyi umduğundan, modül Genişletilebilir Bigelow Gelişmiş İstasyon Geliştirme (XBASE) olarak adlandırılıyor.

27 Ocak 2020'de NASA, Axiom Space'e Uluslararası Uzay İstasyonuna bağlanmak üzere üç modüle kadar fırlatma izni verdiğini duyurdu. İlk modül 2024'te fırlatılabilir; ilk modülün şu anda Harmony modülünün ileri bağlantı noktasına bağlanması önerilmektedir ancak bu PMA-2 ve IDA-2'nin yeniden yerleştirilmesini gerektirecektir. Axiom Space, ilk çekirdek modülüne iki adede kadar ek modül eklemeyi ve modüllerde yaşamaları için özel astronotlar göndermeyi planlıyor. ISS'nin kullanımdan kaldırılmasıyla birlikte, Axiom modülüne, hava kilidine sahip bir güç ve termal modül de dahil olmak üzere, birlikte Axiom Ticari Uzay İstasyonu olarak işlev görecek ek unsurlar eklenecektir.

2000 yılında başlayan ISS operasyonunun ilk yıllarında, ABD Yörünge Segmentindeki tüm işler, NASA tarafından eğitilmiş bazı astronotların ABD dışı devlet uzay ajanslarının çalışanları olmasına rağmen, NASA astronotları tarafından ve tüm kargo ve uzay istasyonuna mürettebat nakliyesi, NASA'nın sahip olduğu uzay aracı tarafından, özellikle Uzay Mekiği tarafından gerçekleştirildi. 2000'li yılların sonundan itibaren NASA, 2012'de başlayan hizmetlerle uzay istasyonuna kargo taşımak için ticari hizmetler için sözleşme yapmaya başladı.

2010 yılında NASA, ABD Yörünge Segmentinde sınırlı miktarda uzay ve astronot zamanı ticari kullanıma açmaya başladı. 2005'te ABD Kongresi, birkaç ABD Ulusal Laboratuvarından birinin ISS'de bulunmasına ve burada ticari araştırmalar yapılabilleciğine izin verdi. Laboratuvarı işletmek için Uzayda Bilim Geliştirme Merkezi (ing: Center for the Advancement of Science in Space(CASIS)) kuruldu. Eylül 2009'da Nanoracks yörüngedeki laboratuvar alanını kullanmak için NASA ile ilk sözleşmeyi imzaladı ve Nisan 2010'da Uzay İstasyonunda ilk laboratuvarını kurdu. Diğer şirketler bunu izledi,  ancak ISS'deki ticari alan ve ticari deneyler her zaman sınırlı olmuştur, çoğu yörünge segmenti alanı ve deneyler NASA tarafından doğrudan kullanım için ayrılmıştır.

USOS'ta ISS Ulusal Laboratuvarı'nı kullanan ticari şirketler tarafından ödenecek fiyatlar, 2010'dan 2021'in başlarına kadar büyük ölçüde sübvanse edildi. Mart 2021'den başlayarak, sübvansiyon kaldırıldı ve NASA tarafından fiyatlar "NASA kaynaklarının değeri için tam geri ödeme"ye yakın olacak şekilde yükseltildi.