Astronauci na ISS polują na źródło kolejnego tajemniczego wycieku powietrza

Astronauta Chris Cassidy sprawdza, czy nie ma przecieków na pokładzie ISS. NASA/JSC

W poniedziałek w środku nocy dwóch kosmonautów i jeden astronauta na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej obudził telefon z kontroli misji. Powiedziano im, że w module po rosyjskiej stronie stacji znajduje się dziura, odpowiedzialna za wyciek cennego powietrza ze statku kosmicznego o wartości 150 miliardów dolarów do próżni kosmicznej. Dostali teraz zadanie wyszukania dokładnej lokalizacji wycieku i sprawdzenia, czy mogą go załatać, ponieważ wyciek wydawał się alarmująco większy (błędny odczyt później przypisywany zmianie temperatury w kabinie). I to była właściwie dobra wiadomość.

ISS od ponad roku zajmuje się wyciekiem powietrza. Po raz pierwszy odkryta we wrześniu 2019 r., kiedy NASA i jej partnerzy zaobserwowali niewielki spadek ciśnienia powietrza, problem nigdy nie stanowił zagrożenia dla załóg na pokładzie. Dopiero w sierpniu, gdy obsługa naziemna zauważyła, że ​​przeciek się nasila, wszczęto śledztwo, aby w końcu znaleźć źródło i naprawić problem.

Od tego czasu amerykański astronauta Chris Cassidy i rosyjscy kosmonauci Anatolij Ivanishin i Ivan Vagner spędzili wiele weekendów w jednym module, zamykając pozostałe włazy stacji i dokonując pomiarów zmian ciśnienia powietrza w pozostałych modułach. Po kilku weekendowych imprezach nocnych astronautów, kontrola misji ustaliła lokalizację wycieku Zvezda (który zapewnia podtrzymywanie życia rosyjskiej stronie stacji), prowadzący do poniedziałkowej imprezy poszukiwawczej.

ISS zawsze traci odrobinę powietrza, a to po prostu wymaga wymiana zbiorników z azotem i tlenem podczas regularnych misji z zaopatrzeniem. Jednak fakt, że wyciek się nasilał, wymagałby wymiany zbiorników wcześniej niż oczekiwano. Oznacza to również, że dziura, która umożliwia przeciek, mogła się powiększyć i nadal może się powiększać, jeśli nie zostanie szybko rozwiązana.

„Te przecieki są przewidywalne”, powiedział w komentarzach telewizyjnych Siergiej Krikalyov, dyrektor wykonawczy rosyjskiego programu kosmicznego z załogą. To, co się teraz dzieje, to coś więcej niż zwykły wyciek i oczywiście, jeśli będzie trwał długo, będzie wymagał dostaw dodatkowego powietrza do stacji.

Jak dotąd nie udało się znaleźć źródła, ale wygląda na to, że w ten weekend spróbujemy ponownie z izolacją modułów. Żadnych szkód ani ryzyka dla nas jako załogi, ale ważne jest, aby znaleźć przeciek, nie marnujemy cennego powietrza.

— Chris Cassidy (@Astro_SEAL) 24 września 2020 r.

Aby znaleźć dokładną lokalizację przecieku w Zvezdzie, aby można go było naprawić, Cassidy i jego koledzy z załogi będą musieli spędzić trochę czasu na lataniu po module z podręcznym urządzeniem zwanym ultradźwiękowy wykrywacz nieszczelności , który wykrywa częstotliwości emitowane przez strumień powietrza, gdy wyrzuca małe dziury i pęknięcia. Hałas na stacji może utrudnić wykrycie tych częstotliwości, a załoga może być zmuszona kilka razy przebiec przez obszary, aby faktycznie znaleźć źródło. Jedna firma chce ulepszyć tę strategię, wdrażając automatyczny robot, który potrafi nasłuchiwać przecieków i identyfikować je w czasie rzeczywistym , bez potrzeby ludzkiej ręki. Po znalezieniu źródła wycieku załatają go za pomocą zestawu przy użyciu żywicy epoksydowej.

Wycieki mogą również wystąpić w inny sposób niż utrata tlenu. ISS ma wcześniej zajmował się wyciekami amoniaku pochodzące z pętli chłodzących stacji. Ponieważ amoniak jest toksyczny dla ludzi, takie wycieki wymagają natychmiastowego działania, obejmującego długie spacery kosmiczne w celu zidentyfikowania dziur w układzie chłodzenia i ich naprawy.

Bieżący problem pokazuje, że nawet statek kosmiczny tak dobrze zaprojektowany i chroniony jak ISS nie jest nietykalny. A ponieważ coraz więcej krajów i firm wysyła ludzi na misje z załogą na orbitę, takie przecieki będą znacznie częstsze. Nie każdy statek kosmiczny będzie tak odporny na problemy jak ISS.

Istnieje kilka głównych winowajców powstawania przecieku na statku kosmicznym. Najbardziej głośny wyciek ISS w ostatnich pamięciach został znaleziony w sierpniu 2018 r. – 2-milimetrowa dziura w rosyjskim statku kosmicznym Sojuz zadokowanym w tym czasie do stacji. Wydaje się, że ta dziura była wynikiem błąd wiercenia wykonane podczas produkcji (chociaż Rosyjska agencja kosmiczna zastanawia się, co dokładnie ją spowodowało ). Tajemnica tego przecieku była świetną pożywką dla teoretyków spiskowych, ale fakt, że dziura została przypadkowo zrobiona wiertłem, był szczęśliwy. Taka dziura jest czysta i precyzyjna, mało podatna na pękanie czy rozszerzanie.

Ale kiedy ISS wyskakuje wyciek bez wyraźnej przyczyny, głównym podejrzanym jest przypadkowe zderzenie z mikrometeoroidem lub małym kawałkiem gruzu (niektóre o wielkości zaledwie milimetrów lub mniejszej). Obiekty na orbicie Ziemi poruszają się z bardzo dużą prędkością. Na przykład Międzynarodowa Stacja Kosmiczna ma średnią prędkość 7,66 km na sekundę, czyli ponad 17 000 mil na godzinę. Niektóre mikrometeoroidy w kosmosie przelatują z prędkością ponad 20 000 mil na godzinę. Przy tych ultraszybkich prędkościach nawet małe przedmioty, które są mniejsze niż centymetr, mogą absolutnie strzępić większe obiekty, takie jak kula z pistoletu. Ten rodzaj niechlujnego zniszczenia może pozostawić po sobie pęknięcia lub uszkodzenia strukturalne, które rozprzestrzeniają się w pozostałej części kadłuba statku kosmicznego lub przebijają układ chłodzenia amoniakiem.

Widok bezprzewodowego ultradźwiękowego detektora nieszczelności na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.

NASA/SHANE KIMBRROUGH/JSC

Statki kosmiczne pod ciśnieniem, zwykle przeznaczone do zamieszkania przez ludzi, są bardziej podatne na te problemy, ponieważ wewnętrzne ciśnienie dodatkowo obciąża kadłub statku kosmicznego. Pęknięcia są bardziej podatne na dodatkowe stresory, mówi Igor Telichev, inżynier z University of Manitoba w Kanadzie i ekspert od zderzeń statków kosmicznych z szczątkami. Dziura, nawet duża, jest oczywiście zła, ale pęknięcie może zacząć się rozprzestrzeniać w całej konstrukcji i zagrozić jej integralności.

Inżynierowie starają się zaprojektować statek kosmiczny z osłonami, które wytrzymają pewne zderzenia z mikrometeoroidami i małymi kawałkami kosmicznych śmieci. W przypadku ISS użyli czegoś, co nazywano tarczą Whipple'a (od nazwiska jej wynalazcy, zmarłego astronoma z Harvardu, Freda Whipple'a). To cienki zewnętrzny zderzak, który znajduje się w pewnej odległości od głównej ściany statku kosmicznego. Zderzak nie zatrzymuje wprost nadlatujących mikrometeoroidów lub innych małych zanieczyszczeń, ale zamiast tego rozbija te kawałki na chmurę małych cząstek, które rozchodzą się na dużym obszarze i stanowią mniejsze ryzyko. W przypadku ściany jest to różnica między zmierzeniem się z pojedynczą dużą kulą a kilkoma strzałami w ptaki.

Istnieje wiele różnych wariantów tarczy Whipple - niektóre, na przykład, są wzmocnione kevlarem lub ceramicznym wypełnieniem między warstwami. Sama ISS ma ponad 100 różnych konfiguracji tarczy Whipple'a, ponieważ niektóre obszary są bardziej podatne na zderzenia mikrometeoroidów niż inne.

Ale jak pokazuje historia stacji z uderzeniami mikrometeoroidów, tarcze Whipple nie są niezawodne. Przyszły pojazdy załogowe oraz stacje kosmiczne który zostanie wykonany za znacznie mniej niż ISS, będzie prawdopodobnie bardziej podatny na wycieki spowodowane zderzeniami z małymi szczątkami i cząsteczkami.

Kiedy po raz pierwszy budowano go 20 lat temu, niewielu ekspertów przewidywało, ile więcej obiektów będzie krążyć po orbicie Ziemi. Problem może się tylko pogorszyć w miarę rozwoju przemysłu kosmicznego i wystrzeliwania na orbitę większej liczby statków kosmicznych niż kiedykolwiek wcześniej. Możemy zbudować osłonę, która uwzględnia zmieniające się środowisko, ale nawet nie najlepsze modele do przyszłej akumulacji gruzu może wszystko przewidzieć.

W lutym 2009 roku satelity Iridium 33 i Kosmos-2251 zderzyły się, tworząc ogromny pas gruzu, który zaczął krążyć po orbicie Ziemi. Zidentyfikowano i wyśledzono największe fragmenty, ale szczątki o długości poniżej 10 centymetrów – fragmenty, które wciąż stanowią zagrożenie dla kadłuba statku kosmicznego – mogły prześlizgiwać się przez kosmos niepostrzeżenie. Wypadek pokazał, że nieprzewidziane wydarzenia mogą znacznie zaostrzyć problem ochrony statku kosmicznego. Każdy duży wypadek może drastycznie zmienić sytuację i zwiększyć ryzyko dla dowolnej liczby innych statków kosmicznych na orbicie, mówi Telichev. To, co opracujemy dzisiaj, może nie wystarczyć do jutra.

Ekranowanie może pomóc w zapobieganiu wyciekom, ale ten problem jest nieunikniony, mówi Telichev. Oznacza to, że możliwość izolowania i naprawy wycieków w miarę ich pojawiania się będzie jeszcze bardziej istotna.

Dla Telicheva i innych rozwiązanie naprawdę sprowadza się do lepszego zarządzania samą przestrzenią i zmniejszenia gromadzenia się dużych i małych śmieci. Mówi, że jeśli światowy rząd nie zwróci teraz uwagi na problem, sam nie zniknie.

Cassidy i jego koledzy z załogi nadal szukali przecieku od środy rano. Misja zaopatrzeniowa Northrop Grumman Cygnus ma wystartować w czwartek wieczorem, a następnie 14 października odbędzie się misja SpaceX Crew Dragon, która sprowadzi na ISS kolejnych dwóch kosmonautów i jednego astronautę. Pomiędzy rozpakowaniem nowych zapasów i eksperymentami naukowymi, a powitaniem nowej załogi, w ciągu najbliższych kilku tygodni nie będzie dużo czasu na znalezienie wycieku, więc w przenośni presja jest większa.

ukryć