Astronauti uz SKS meklē vēl vienu noslēpumainu gaisa noplūdes avotu

Astronauts Kriss Kesidijs pārbauda, ​​vai uz SKS nav noplūdes. NASA/JSC

Pirmdien nakts vidū divus kosmonautus un vienu astronautu Starptautiskajā kosmosa stacijā pamodināja zvans no misijas vadības. Viņiem tika paziņots, ka stacijas Krievijas pusē modulī ir caurums, kas ir atbildīgs par vērtīgā gaisa noplūdi no 150 miljardu dolāru vērtā kosmosa kuģa un nonāk kosmosa vakuumā. Viņiem tagad tika uzdots meklēt precīzu noplūdes vietu un noskaidrot, vai viņi to varētu aizlāpīt, jo šķita, ka noplūde ir kļuvusi satraucoši lielāka (kļūdains rādījums vēlāk tika attiecināts uz temperatūras izmaiņām salonā). Un tā patiesībā bija labā ziņa.

ISS ir nodarbojas ar gaisa noplūdi vairāk nekā gadu. Problēma pirmo reizi tika atklāta 2019. gada septembrī, kad NASA un tās partneri novēroja nelielu gaisa spiediena kritumu, un šī problēma nekad nav apdraudējusi uz kuģa esošās komandas. Tikai augustā, kad zemes apkalpes pamanīja, ka noplūde pasliktinās, tika sākta izmeklēšana, lai beidzot atrastu avotu un novērstu problēmu.

Kopš tā laika amerikāņu astronauts Kriss Kasidijs un krievu kosmonauti Anatolijs Ivanišins un Ivans Vāgners ir pavadījuši vairākas nedēļas nogales, guļot vienā modulī, kamēr viņi aizver pārējās stacijas lūkas un veic gaisa spiediena izmaiņu mērījumus citos moduļos. Pēc vairākām šīm nedēļas nogales astronautu snaudas ballītēm, misijas kontrole noteica, ka noplūdes vieta bija Zvezda modulis (kas nodrošina dzīvības atbalstu stacijas Krievijas pusei), kas noveda pie pirmdienas nakts meklēšanas ballītes.

ISS vienmēr zaudē niecīgu gaisa daļiņu, un tas vienkārši ir nepieciešams nomainot slāpekļa un skābekļa tvertnes regulāru rezerves misiju laikā. Taču fakts, ka noplūde pasliktinājās, prasītu tvertnes nomainīt ātrāk, nekā paredzēts. Tas arī nozīmē, ka caurums, kas pieļauj noplūdi, var būt kļuvis lielāks un joprojām var pieaugt, ja tas drīzumā netiks novērsts.

'Šīs noplūdes ir paredzamas,' televīzijā komentāros sacīja Krievijas apkalpes kosmosa programmas izpilddirektors Sergejs Krikaļovs. Pašlaik notiekošais ir vairāk nekā standarta noplūde, un, protams, ja tā turpināsies ilgu laiku, stacijai būs nepieciešams papildu gaiss.

Pagaidām nav izdevies atrast avotu, taču izskatās, ka šajā nedēļas nogalē mēģināsim vēlreiz ar moduļa izolāciju. Mums kā apkalpei nav nekāda kaitējuma vai riska, taču ir svarīgi atrast noplūdes vietu, kurā mēs netērējam vērtīgo gaisu.

— Kriss Kesidijs (@Astro_SEAL) 2020. gada 24. septembris

Lai atrastu precīzu noplūdes vietu Zvezda un to varētu novērst, Kasidijam un viņa komandas biedriem būs jāpavada kāds laiks, peldot pa moduli ar rokas ierīci, ko sauc par ultraskaņas noplūdes detektors , kas pamana frekvences, ko izstaro gaisa plūsma, izspiežot mazus caurumus un plaisas. Troksnis stacijā var apgrūtināt šo frekvenču noteikšanu, un apkalpei var būt dažas reizes jāskrien cauri vietām, lai faktiski atrastu avotu. Viens uzņēmums vēlas uzlabot šo stratēģiju, izvietojot automatizēts robots, kas var noklausīties noplūdes un noteikt tās reāllaikā , bez cilvēka rokas nepieciešamības. Kad viņi ir atraduši noplūdes avotu, viņi to aizlāps ar komplektu, izmantojot epoksīda sveķus.

Noplūdes var notikt arī citos veidos, izņemot skābekļa zudumu. ISS ir iepriekš tika risināts ar amonjaka noplūdēm kas nāk no stacijas dzesēšanas cilpas. Tā kā amonjaks ir toksisks cilvēkiem, šādas noplūdes ir jārīkojas nekavējoties, ietverot ilgstošus izgājienus kosmosā, lai noteiktu caurumus dzesēšanas šķidruma sistēmā un tos salabotu.

Pašreizējais jautājums parāda, ka pat tik labi izstrādāts un aizsargāts kosmosa kuģis kā SKS nav neievainojams. Un, tā kā mēs redzam, ka arvien vairāk valstu un uzņēmumu sūta cilvēkus uz orbītu apkalpes misijās, šādas noplūdes būs daudz biežākas. Ne katrs kosmosa kuģis būs tik izturīgs pret problēmām kā SKS.

Ir daži galvenie vainīgie, kā kosmosa kuģī veidojas noplūde. Vislielākā SKS noplūde nesen tika atklāta 2018. gada augustā — 2 milimetru caurums Krievijas kosmosa kuģī Sojuz, kas tobrīd bija pieslēgts pie stacijas. Šķiet, ka šis caurums bija a urbšanas kļūda izgatavots ražošanas laikā (lai gan Krievijas kosmosa aģentūra ir šaubījusies par to, kas to izraisīja ). Šīs noplūdes noslēpums bija lieliska barība sazvērestības teorētiķiem, taču fakts, ka caurumu nejauši izveidoja urbis, bija laimīgs. Šāds caurums ir tīrs un precīzs, un tas nav īpaši jutīgs pret plaisām vai izplešanos.

Bet, kad SKS atklāj noplūdi bez skaidra iemesla, galvenais aizdomās turamais ir nejauša sadursme ar mikrometeoroīdu vai nelielu gruvešu gabalu (daži ir tikai milimetri vai mazāki). Objekti Zemes orbītā griežas ārkārtīgi lielā ātrumā. Piemēram, Starptautiskās kosmosa stacijas vidējais ātrums ir 7,66 kilometri sekundē jeb vairāk nekā 17 000 jūdzes stundā. Daži mikrometeoroīdi kosmosā pūš ar ātrumu vairāk nekā 20 000 jūdzes stundā. Šajos īpaši lielajos ātrumos pat sīki objekti, kas ir mazāki par centimetru, var absolūti sasmalcināt lielākus priekšmetus, piemēram, lode no pistoles. Šāda veida nekārtīga iznīcināšana var atstāt aiz sevis plaisas vai strukturālus bojājumus, kas izplatās pa pārējo kosmosa kuģa korpusu vai caurduras amonjaka dzesēšanas šķidruma sistēmā.

Skats uz bezvadu ultraskaņas noplūdes detektoru uz Starptautiskās kosmosa stacijas.

NASA/ŠENS KIMBRAUGS/JSC

Spiediena kosmosa kuģi, kas parasti paredzēti cilvēku dzīvošanai, ir neaizsargātāki pret šīm problēmām, jo ​​iekšējais spiediens rada papildu stresu kosmosa kuģa korpusam. Plaisas ir neaizsargātākas pret papildu stresa faktoriem, saka Igors Teličevs, Manitobas universitātes Kanādā inženieris un kosmosa kuģu sadursmju ar atkritumiem eksperts. Caurums, pat liels, protams, ir slikts, taču plaisa var sākt izplatīties visā konstrukcijā un apdraudēt visu tās integritāti.

Inženieri cenšas izstrādāt kosmosa kuģus ar vairogiem, kas spēj izturēt noteiktas sadursmes no mikrometeoroīdiem un maziem kosmosa atkritumiem. SKS izmantoja kaut ko, ko sauc par Whipple vairogu (nosaukts tā izgudrotāja, nelaiķa Hārvardas astronoma Freda Vipa vārdā). Tas ir plāns ārējais buferis, kas atrodas dažu attālumu attālumā no kosmosa kuģa galvenās sienas. Buferis tieši neaptur ienākošos mikrometeoroīdus vai citus mazus gružus, bet gan sadala šos gabalus mazu daļiņu mākonī, kas izplešas plašā teritorijā un rada mazāku risku. Attiecībā uz sienu tā ir atšķirība starp pavēršanos pret vienu lielu lodi un putna šāvienu.

Uz Whipple vairoga ir vairāki dažādi varianti — daži, piemēram, ir papildināti ar kevlaru vai keramikas pildījumu starp slāņiem. Pašai ISS ir vairāk nekā 100 dažādu Whipple vairoga konfigurāciju, jo daži apgabali ir neaizsargātāki pret mikrometeoroīdu sadursmēm nekā citi.

Taču, kā liecina stacijas vēsture ar mikrometeorīdu triecieniem, Whipple vairogi nav droši. Nākotne apkalpes transportlīdzekļi un kosmosa stacijas kas tiks izgatavots par daudz mazāku cenu nekā ISS, visticamāk, būs neaizsargātāks pret noplūdēm, ko izraisīs sadursmes ar maziem gružiem un daļiņām.

Kad tas pirmo reizi tika uzbūvēts pirms 20 gadiem, daži eksperti paredzēja, cik daudz objektu vēl kursēs pa Zemes orbītu. Problēma tikai pasliktināsies, jo kosmosa nozare paplašinās un cilvēki orbītā izlaiž vairāk kosmosa kuģu nekā jebkad agrāk. Mēs varam izveidot vairogu, kas ņem vērā mainīgo vidi, bet pat ne labākie modeļi turpmākai gružu uzkrāšanai var paredzēt visu.

2009. gada februārī satelīti Iridium 33 un Kosmos-2251 sadūrās, radot milzīgu gružu joslu, kas sāka cirkulēt pa Zemes orbītu. Lielākie gabali tika identificēti un izsekoti, bet atkritumiem, kuru garums bija mazāks par 10 centimetriem — gabaliem, kas joprojām apdraud kosmosa kuģa korpusu, tika ļauts neatklātiem izkļūt pa kosmosu. Negadījums parādīja, ka neparedzēti notikumi var ievērojami saasināt kosmosa kuģu aizsardzības problēmu. Jebkurš liels negadījums var krasi mainīt situāciju un palielināt risku jebkuram skaitam citu kosmosa kuģu, kas atrodas orbītā, saka Teličevs. Tas, ko mēs izstrādājam šodien, var nebūt pietiekami labs rīt.

Ekranēšana var palīdzēt novērst noplūdes, taču šī problēma ir neizbēgama, saka Teličevs. Tas nozīmē, ka būs vēl svarīgāk spēt izolēt un novērst noplūdes, tiklīdz tās parādās.

Teličevam un citiem risinājums patiešām ir labāka pašas telpas pārvaldība un lielu un mazu gružu uzkrāšanās samazināšana. Viņš saka, ka, ja pasaules valdība problēmai tagad nepievērsīs uzmanību, tā pati no sevis nepazudīs.

Kasidijs un viņa komandas biedri vēl trešdienas rītā meklēja noplūdi. Paredzēts, ka ceturtdienas vakarā tiks uzsākta Northrop Grumman Cygnus piegādes misija, kam sekos SpaceX Crew Dragon misija 14. oktobrī, lai uz SKS nogādātu vēl divus kosmonautus un vienu astronautu. Starp jauno izejmateriālu izpakošanu un zinātniskajiem eksperimentiem un jaunās apkalpes uzņemšanu tuvāko nedēļu laikā nebūs daudz laika, lai atrastu noplūdi, tāpēc spiediens ir, tēlaini, pastāv.

paslēpties