Čo ďalej pre Medzinárodnú vesmírnu stanicu?

Anonim

Čo ďalej pre Medzinárodnú vesmírnu stanicu?

AircraftFeature

David Szondy

30. septembra 2011

6 obrázkov

Medzinárodná vesmírna stanica s viditeľnými kapsulami Soyuz-TMA (obrázok: NASA)

Je to náročný čas pre Medzinárodnú vesmírnu stanicu (ISS). Jediný najdrahší inžiniersky projekt v ľudskej histórii a jeden z najzložitejších strojov, ktoré sa kedy skladali, budúcnosť ISS zostáva neistá až po ukončení programu raketoplánov a uzatvorenia Ruskej flotily Soyuz po nehode. mesiac. Zatiaľ čo nedávno oznámené obnovenie letov s obsluhou v Soyuz znamená nebezpečenstvo, že stanica bude evakuovaná a zničená, sa nezastaví.

V dnešnej dobe vesmír vyzerá ako strelná galéria a nekontrolovaný opätovný vstup amerického výskumného satelitu hornej atmosféry (UARS) 24. septembra, po ktorom nasleduje blížiaca sa ponorka nemeckého 2, 4-tonového vesmírneho teleskopu Röntgensatellit (ROSAT) očakávaný v októbri - ukazuje, že kosmické zbytky sú nebezpečenstvom pre ľudí na zemi, ako aj pre obiehajúce satelity. Vážiac viac ako 200 krát viac ako ROSAT, ISS je ako Thorovo kladivo v porovnaní s perom a udržiavanie stanice v prevádzke a pod úplnou kontrolou je najvyššou bezpečnostnou prioritou NASA a ďalších partnerských agentúr ISS. To je jeden z hlavných dôvodov, prečo je mothbalovanie stanice niečo, prečo sa treba vyhnúť a prečo je plánovanie pohotovosti tak dôležité. Bez posádky sa nebezpečenstvo, že sa ISS zmenia na nekontrolovanú strelu, značne narastá.

Bezpečné vrátenie troch astronautov z ISS 16. septembra 2011 spôsobilo, že svet dýchal úľavu. Ako astronaut NASA Ron Garan a ruskí kozmonauti Andrei Borisenko a Alexander Samokutyayev vystúpili z kapsule Soyuz TMA-21 na stepi Kazachstanu, zdalo sa, že budúcnosť ISS bola zabezpečená. Rusi vyšetrili augustovú haváriu bezpilotnej nákladnej rakety Progress smerujúcej do ISS a oznámili, že príčina bola identifikovaná a posádka lietadiel kozmickej lode Soyuz na stanicu by sa v novembri obnovila. Avšak havária už mala významný vplyv na plánovanie stanice a možnosť, že stanica bude evakuovaná, zostáva hrozbou pre budúcnosť programu.

Výsledok partnerstva 15 krajín, Medzinárodná vesmírna stanica, stál viac ako 100 miliárd amerických dolárov, s hmotnosťou 990 000 libier (450 000 kg), pokrývajúcu oblasť s veľkosťou futbalového ihriska a objemom 747 Jumbo Jet. Tento komplexný inžiniersky zázrak je tiež navrhnutý tak, aby hostil ľudskú posádku, ktorá kladie extrémne vysoký štandard výkonu a spoľahlivosti vo veľmi úzkych technických hraniciach a je navrhnutá tak, aby bola zostavená a udržiavaná týmito posádkami.

To znamená, že ISS vyžaduje takú vysokú bezpečnostnú rezervu, že nie je nič porovnávať s vonkajším jadrovým reaktorom. To tiež znamená, že existuje mnoho príležitostí pre Murphyho zákon, aby zadržal svoju škaredú hlavu a robí stanicu veľmi závislou od posádky, ktorá sa o ňu postará.

Pokrok v raketovej nákladovej kríze

Porušenie nákladnej rakety Progress bolo veľkou krízou. Každá kozmická loď Soyuz a Progress zdieľajú rovnaké vozidlo na štartovanie Soyuz a chyba v tretej etape, ktorá spôsobila haváriu, by bola spoločná pre obe. Napriek tomu, že príčina bola nakoniec identifikovaná ako strata tlaku v turbodúchadle, havária už stála ISS tri tony dodávok a vyšetrovanie už viedlo k poškriabaniu 22. septembra Soyuz, ktoré by poslalo tri nové posádky na stanicu nahradiť tých, ktorí sa vrátili. To znamená, že ISS má iba polovicu posádky potrebnú na plnú prevádzku. Navyše nákladná loď súkromného sektora

SpaceX Dragon, ktorý je v súčasnosti naplánovaný na stanicu v decembri, by mohol čeliť

oneskorenia a nedávno sa vyskytli konfliktné správy o tom, či sa bude môcť dokázať, keď sa konečne vykoná test.

Potom tu je vec samotného Soyuzu. Obnovenie letov do ISS je viac ako len otázkou vyslania ďalšej posádky. Bezpilotná kapsula Soyuz musí byť najprv testovaná a to znamená viac nákladov a oneskorení. To spôsobuje viacero problémov, pretože zostávajúce tri posádky na stanici čelia veľmi ťažkým termínom. Prichádza zima a hodiny denného svetla kazahatskej oblasti sú obmedzené, čo je veľmi závažné, pokiaľ ide o organizáciu operácií obnovy v stepnom teréne. To sa zhoršuje kvôli obežnej dráhe stanice, ktorá umožňuje len pristátie v Kazachstane medzi určitými termínmi. To je dôvod, prečo sa tri posádky museli vrátiť 16. septembra. Akékoľvek neskôr a oni by boli prilepení na stanici až do 27. októbra. Tiež kapsula Soyuz, ktorá sa teraz ukotvila s ISS má životnosť len 200 dní, ktorá uplynie 24. decembra.

Okrem problémov pre posádku, keďže na palube majú len traja muži, vede to, že vedecké experimenty majú druhé miesto na to, aby práve bežali na stanici. Zatiaľ čo mnohé experimenty môžu bežať automaticky alebo cez pozemné ovládanie, primárny účel stanice, okrem svojej konštrukcie, bude obmedzený. To je presne ten istý problém, ktorým sa program ISS stretol v roku 2003 po katastrofe v Kolumbii, keď bola americká kyvadlová flotila uzemnená a dostatočné množstvo plavidiel zo Sojuzu od ruskej vesmírnej agentúry pripravenej na hotovosť, aby sa uvoľnilo.

Samozrejme, že obnovenie letov Soyuz v tomto roku je len dočasné riešenie. Dokonca aj vtedy, keď bol projekt Progress zakonzervovaný na dobrej úrovni, existujú aspoň dve ďalšie nákladné plavidlá z Európskej vesmírnej agentúry (ESA) a americký súkromný priemysel, ktoré sú k dispozícii na obsluhu stanice a najmenej tri ďalšie súkromné ​​nákladné autá sa vyvíjajú. Skutočný problém spočíva v tom, že človek nemôže byť schopný nahradiť Sojuz a nebude mať aspoň pár rokov. Tak nákladná loď Európskej vesmírnej agentúry, ako aj súkromná kapsula Dragon sa vyvíjajú ako posádka a obaja sú ďaleko ďalej než ich konkurenti, ale to momentálne nie je pre ISS k dispozícii. Kým sa nedosiahne určitá alternatíva k Soyuzu, ISS je závislá od starnutia dopravného systému posádky navrhnutého v šesťdesiatych rokoch minulého storočia, ktorý sa teraz osvedčil ako neznáma spoľahlivosť. Takýto druh situácie v tvare všetkých vajec v jednom košíku spôsobuje, že inžinieri a tvorcovia politík sú veľmi nervózni.

Bezpilotný ISS?

Ale čo by sa stalo, ak by skúšobný let nebol úspešný a ISS musí byť evakuovaný v novembri? Aké problémy bude stanica čeliť a čo by bolo možné urobiť, aby sa zabránilo?

Jednou vecou, ​​ktorá by sa určite stala, je to, že odchádzajúca posádka podnikne kroky na minimalizáciu rizík pre evakuovanú stanicu. Priestorové dvere by boli uzavreté, kanály by boli zatvorené, systém by nebol potrebný na základnú prevádzku stanice by bol vypnutý, vypínače by sa mali otvoriť atď. Myšlienkou by bolo zníženie pravdepodobnosti, že sa niečo pokazí a navzájom sa uzavreli rôzne časti stanice, aby sa v prípade, že sa niečo pokazilo, škoda bola obmedzená na čo najmenšiu oblasť.

Ale aké sú potenciálne problémy? Oficiálna líniová služba NASA je, že nebude veľa. Stanica by mohla byť prevádzkovaná zo zeme niekoľko rokov - rakety na postoj by mohli byť doplnené o bezpilotné plavidlá a mohli by sa nainštalovať redundantné časti, aby sa zabezpečilo zlyhanie zariadení. "Bez posádky by atmosféra vnútri ISS mohla byť znížená na nulovú vlhkosť, čo by ochránilo stanicu pred kondenzáciou a koróziou, čo by mohlo mať značný vplyv na pokusy, pričom niektoré pokračujú v automatickom a ostatných, najmä biologických pokusoch, ktoré sa zastavia.

Existujú však aj iní, ktorí takúto krutú situáciu nemajú. V rozhovore pre organizáciu Florida Today manažér vesmírnej stanice NASA Mike Suffredini povedal, že riziko straty stanice v priebehu šiestich mesiacov od evakuácie je 1 z 10 a potom skoky na 50/50. "Nie je to triviálne, " povedal pán Suffredni. "Ak sa pozriete na posúdenie pravdepodobnosti rizika, niektoré čísla nie sú bezvýznamné. Existuje väčšie riziko straty ISS, keď je bez posádky, ako keby bola obsadená."

Ďalej povedal, že zlyhanie systémov by mohlo ovplyvniť ovládanie polohy, čo by znížilo schopnosť stanice prijímať rádiové signály z pozemnej kontroly.

Dr. Leroy Chiao, bývalý člen ISS, súhlasí. V rozprávaní o národnom verejnom rozhlase doktor Chiao povedal, že najväčším nebezpečenstvom je, ak sa stanica začala búpať. To by zabránilo návratu astronautov na stanicu a nebolo by možné upraviť obežnú dráhu stanice. Každý deň ISS stráca 500 ft nadmorskej výšky kvôli ťahu spôsobenému tým, čo málo zanechalo atmosféru Zeme vo svojej orbitálnej výške. Za bežných podmienok mohol byť stanica Progress zakotvená v stanici a používať jej výtlačky, aby posunula stanicu na vyššiu obežnú dráhu. Taktiež je možné urobiť kroky na zníženie preťaženia na stanici tým, že sa oslabuje solárne panely, rovnako ako plachtové plavidlo útesy svoje plachty, keď vietor vybuchne príliš tvrdo. Ak však nie je dokovanie možné, obežná dráha sa nakoniec rozpadne a stanica by vykonala nekontrolovaný návrat s bodom nárazu, ktorý nikto nevie.

Ďalším problémom, ktorý by mohol čeliť prázdny ISS, by bola strata kontroly teploty. V každom okamihu je polovica ISS na priamom slnečnom svetle a druhá v tieni. Slnečná strana sa zahrieva na 250 ° F (121 ° C), zatiaľ čo tieňovaná strana sa vrhá na mínus 250 ° F (-157 ° C). Je tiež obklopený vákuom, čo robí ISS najväčšou svetovou Thermosovou bankou. Ak by sa ochladzovacie zariadenie zlyhalo, kým nebudú kozmonautéri, vnútorné teploty by mohli rýchlo rýchlo stúpať, čo by spôsobilo opätovné obsadenie stanice a oveľa väčšie namáhanie systémov.

Výpadok prúdu je ďalším nebezpečenstvom. Stanica sa spolieha na banky solárnych panelov na to, aby elektrická energia mohla prevádzkovať všetky svoje systémy, vrátane gyroskopov, ktoré zabraňujú tomu, aby sa obracali. Ak sa vyskytne niečo, čo zničí tento energetický systém alebo ho vážne zhorší, bude stanica čeliť rovnakému nebezpečenstvu, že sa stane nestabilným, ako to urobila v roku 2004, keď sa v prípade zlyhaní gyroskopov vyžadovali séria priestranných prechádzok na vykonanie opráv.

Podivne, to je jeden z problémov, ktoré sa skutočne zmenšili, pretože ISS sa blíži ku koncu. Stanica sa môže pochváliť množstvom teleoperovaných robotov a robot kanadskej vesmírnej agentúry Dextre nedávno vykonal opravu na vonkajšej strane stanice, kde nahradil chybnú skriňu ističa, zatiaľ čo pod pozemnou kontrolou z centrály spoločnosti CSA v Saint -Hubert, Quebec. Posádka ISS o tom nevedela, pretože vtedy spali. Je to nejaké pohodlie vedieť, že ak je stanica evakuovaná a sú potrebné nejaké jednoduché opravy (napríklad nahradenie balíka komponentov), ​​odpovednosť stanice na R2D2 bude na dosah ruky.

Niektoré problémy sú však mimo rozsahu robotov. Strata tlaku v jednom z modulov môže mať dôsledky od ťažkých až po katastrofálne, v závislosti od toho, kde a ako sa stane vzduch. Pomalý únik vzduchu z jedného z modulov by bránil návratu na stanicu prinajmenšom. Na druhej strane vyfukovaná pečať alebo úder meteorom alebo kúskom vesmírneho odpadu, ktorý prepichne modul trupu, by mohol spôsobiť náhly výbuch unikajúceho vzduchu, ktorý by sa mohol správať ako raketa a spôsobiť, že stanica sa dostane do smrteľnej pádu.

Nad týmito možnosťami, pokiaľ ide o závažnosť, je požiar. Hrůza ponoriek a posádok lietadiel, hrozba požiaru v medziach kozmickej lode, stratila NASA a ďalšie kozmické agentúry už od smrtiaceho padáka, ktorý zabil posádku Apolla 1 počas pozemného testu v roku 1967. Od tej katastrofy, NASA prijala prísne opatrenia na zabránenie vzniku požiarov v priestore (posádka prvej vesmírnej stanice NASA Skylab sa sťažovala, že spomaľovač horenia v ich umývacích handrikách z nich robí zbytočné), ale nebezpečenstvo nebolo odstránené. Ak by atmosféra v ISS nebola nahradená oxidom uhličitým alebo dusíkom, čo je nepravdepodobné, nebezpečenstvo požiaru by zostalo po evakuácii. Na strane plus, bez posádky znamená, že v stávke nebudú žiadne životy. Na druhej strane, bez posádky, detekcia a boj s požiarmi sa stáva oveľa zložitejšou a zvyšuje sa šanca, že sa aspoň jeden modul rozpadne.

Ak je test Soyuz úspešný a obnovené lety s posádkou, potom hrozba evakuácie pre ISS ustúpi, ale to stále veľmi závisí od toho veľmi veľkého slova "if." Reliance na Soyuz znamená, že aj keď sa bežná trajektová služba obnoví, evakuácia zostáva veľmi reálna možnosť. Platí to najmä v tom, že priestor stále obsahuje veľa neznámych a prekvapení. Keď posledná posádka opustila Skylab 8. februára 1974, NASA si myslela, že prvá vesmírna stanica Ameriky zostane bezpečne na obežnej dráhe až do polovice 80. rokov a plány dokonca budú vypracované pre novú raketoplán, aby ju získali. Avšak nepredvídateľná masívna slnečná aktivita zvýšila atmosférický odpor a Skylab sa ponoril na Zem v roku 1979 s úlomkami, ktoré sa zrútili v Austrálii, ale bez toho, aby spôsobili nejaké zranenia alebo majetkové škody. Táto dráma sa tento mesiac prehĺbila miniatúrne, pretože americký výskumný satelit pre hornú atmosféru narazil na zem a znova by to mohlo znova vyhnúť nápadom a šťastím partnerov ISS.

Kapsula Soyuz-TMA zakotvila Medzinárodnú kozmickú stanicu (Image: NASA)

Kozmická loď Progress (obrázok: NASA)

Medzinárodná vesmírna stanica s viditeľnými kapsulami Soyuz-TMA (obrázok: NASA)

Medzinárodná kozmická stanica (obrázok: NASA)

Návrat troch členov posádky z ISS do pristávacej zóny v Kazachstane 16. septembra 2011 (obrázok: NASA)

Soyuz vozidlo na podložku (Obrázok: NASA)