TKS astronautai ieško kito paslaptingo oro nuotėkio šaltinio

Astronautas Chrisas Cassidy tikrina, ar TKS nėra nuotėkio. NASA/JSC

Pirmadienio vidury nakties du kosmonautus ir vieną astronautą Tarptautinėje kosminėje stotyje pažadino misijos valdymo tarnybos skambutis. Jiems buvo pasakyta, kad Rusijos stoties pusėje esančiame modulyje yra skylė, atsakinga už brangaus oro nutekėjimą iš 150 milijardų dolerių vertės erdvėlaivio į kosmoso vakuumą. Dabar jiems buvo pavesta surasti tikslią nuotėkio vietą ir išsiaiškinti, ar jie galėtų jį užlopyti, nes atrodė, kad nuotėkis išaugo nerimą keliančiu greičiu (vėliau klaidingas rodmuo buvo priskirtas temperatūros pokyčiui salone). Ir tai iš tikrųjų buvo gera žinia.

TKS daugiau nei metus kovojo su oro nuotėkiu. Pirmą kartą aptikta 2019 m. rugsėjį, kai NASA ir jos partneriai pastebėjo nedidelį oro slėgio kritimą, problema niekada nekėlė grėsmės laive esantiems įguloms. Tik rugpjūtį, antžeminiams įguloms pastebėjus, kad nuotėkis didėja, buvo pradėtas tyrimas, siekiant pagaliau surasti šaltinį ir pašalinti problemą.

Nuo to laiko amerikiečių astronautas Chrisas Cassidy ir rusų kosmonautai Anatolijus Ivanišinas ir Ivanas Vagneris praleido kelis savaitgalius, sėdėdami viename modulyje, kol uždaro likusius stoties liukus ir matavo oro slėgio pokyčius kituose moduliuose. Po kelių šių savaitgalio astronautų miego vakarėlių, misijos kontrolė nustatė, kad nuotėkio vieta buvo „Zvezda“. modulis (kuris palaiko gyvybę Rusijos stoties pusei), vedantis į pirmadienio vakaro paieškos vakarėlį.

TKS visada praranda šiek tiek oro, o to tiesiog reikia azoto ir deguonies rezervuarų pakeitimas eilinių aprūpinimo misijų metu. Tačiau dėl to, kad nuotėkis vis blogėjo, bakus reikės pakeisti anksčiau nei tikėtasi. Tai taip pat reiškia, kad skylė, leidžianti nutekėti, galėjo padidėti ir vis tiek išaugti, jei nebus greitai pašalinta.

„Šie nutekėjimai yra nuspėjami, televizijai komentuodamas sakė Rusijos įgulos kosmoso programos vykdomasis direktorius Sergejus Krikaliovas. Tai, kas dabar vyksta, yra daugiau nei standartinis nuotėkis ir, žinoma, jei jis tęsis ilgą laiką, į stotį reikės tiekti papildomo oro.

Kol kas nepavyko rasti šaltinio, bet panašu, kad šį savaitgalį bandysime dar kartą su modulio izoliacija. Mums, kaip įgulai, jokios žalos ar rizikos, tačiau svarbu rasti nuotėkį, kad neprarastume vertingo oro.

– Chrisas Cassidy (@Astro_SEAL) 2020 m. rugsėjo 24 d

Kad surastų tikslią nuotėkio vietą Zvezdoje, kad jį būtų galima pataisyti, Cassidy ir jo įgulos draugai turės praleisti šiek tiek laiko plūduriuodami aplink modulį su rankiniu įrenginiu, vadinamu ultragarsinis nuotėkio detektorius , kuris pastebi dažnius, kuriuos skleidžia oro srautas, nes jis skubiai išstumia mažas skylutes ir įtrūkimus. Dėl triukšmo stotyje gali būti sunkiau aptikti šiuos dažnius, o įgulai gali tekti kelis kartus perbėgti per zonas, kad iš tikrųjų surastų šaltinį. Viena įmonė nori patobulinti šią strategiją įdiegdama automatizuotas robotas, galintis klausytis nuotėkių ir juos atpažinti realiuoju laiku , be žmogaus rankos. Suradę nuotėkio šaltinį, jie užtaisys jį rinkiniu su epoksidine derva.

Nuotėkis gali atsirasti ir kitais būdais, išskyrus deguonies praradimą. TKS turi anksčiau buvo kovojama su amoniako nuotėkiais ateinantys iš stoties aušinimo kilpų. Kadangi amoniakas yra toksiškas žmonėms, dėl tokio nutekėjimo reikia nedelsiant imtis veiksmų, įskaitant ilgus kosminius pasivaikščiojimus, siekiant nustatyti aušinimo skysčio sistemos skyles ir jas ištaisyti.

Dabartinė problema rodo, kad net toks gerai suprojektuotas ir apsaugotas erdvėlaivis kaip TKS nėra nepažeidžiamas. Kadangi matome, kad vis daugiau šalių ir kompanijų į orbitą siunčia žmones su įgulomis, tokie nutekėjimai bus daug dažnesni. Ne kiekvienas erdvėlaivis bus toks atsparus problemoms kaip TKS.

Yra keletas pagrindinių kaltininkų dėl to, kaip erdvėlaivyje susidaro nuotėkis. 2018 m. rugpjūtį buvo rastas ryškiausias TKS nuotėkis – 2 milimetrų skylė tuo metu prie stoties prisišvartavusiame Rusijos erdvėlaivyje „Sojuz“. Atrodo, kad ta skylė buvo a gręžimo klaida pagamintas gamybos metu (nors Rusijos kosmoso agentūra nežinojo, kas tai sukėlė ). To nuotėkio paslaptis buvo puikus penas sąmokslo teoretikams, tačiau tai, kad skylę netyčia padarė grąžtas, pasisekė. Tokia skylė yra švari ir tiksli, ji nėra labai jautri įtrūkimams ar išsiplėtimui.

Tačiau kai tarp TKS atsiranda nuotėkis be aiškios priežasties, pagrindinis įtariamasis yra atsitiktinis susidūrimas su mikrometeoroidu arba maža nuolauža (kai kurios yra tik milimetrų ar mažesnės). Žemės orbitoje esantys objektai skrieja itin dideliu greičiu. Pavyzdžiui, Tarptautinės kosminės stoties vidutinis greitis yra 7,66 kilometro per sekundę arba daugiau nei 17 000 mylių per sekundę. Kai kurie mikrometeoroidai erdvėje sklinda daugiau nei 20 000 mylių per valandą greičiu. Esant tokiam itin dideliam greičiui, net smulkūs objektai, mažesni nei centimetras, gali absoliučiai susmulkinti didesnius objektus, pavyzdžiui, kulka iš ginklo. Toks netvarkingas sunaikinimas gali palikti įtrūkimus ar konstrukcinius pažeidimus, kurie plinta per likusį erdvėlaivio korpusą arba prasiskverbia per amoniako aušinimo sistemą.

Belaidžio ultragarsinio nuotėkio detektoriaus vaizdas Tarptautinėje kosminėje stotyje.

NASA / SHANE KIMBROUGH / UAB

Slėginiai erdvėlaiviai, paprastai skirti gyventi žmonėms, yra labiau pažeidžiami dėl šių problemų, nes dėl vidinio slėgio erdvėlaivio korpusas patiria papildomą įtampą. Įtrūkimai yra labiau pažeidžiami dėl papildomų streso veiksnių, sako Igoris Telichev, Manitobos universiteto Kanadoje inžinierius ir erdvėlaivių susidūrimų su šiukšlėmis ekspertas. Žinoma, skylė, net ir didelė, yra blogai, tačiau įtrūkimas gali pradėti plisti visoje konstrukcijoje ir kelti grėsmę visam jos vientisumui.

Inžinieriai bando sukurti erdvėlaivius su skydais, kurie galėtų atlaikyti tam tikrus susidūrimus su mikrometeoroidais ir mažomis kosminių šiukšlių dalelėmis. TKS jie naudojo kažką, vadinamą Whipple skydu (pavadintą jo išradėjo, velionio Harvardo astronomo Fredo Whipple'o vardu). Tai plonas išorinis buferis, esantis tam tikrais atstumais nuo pagrindinės erdvėlaivio sienos. Buferis netrukdo patekti į mikrometeoroidus ar kitas mažas šiukšles, o suskaido šias dalis į mažų dalelių debesį, kuris išsiskleidžia dideliame plote ir kelia mažesnę riziką. Kalbant apie sieną, tai yra skirtumas tarp atsigręžimo į vieną didelę kulką ir paukščio šūvio šūvį.

Yra daugybė skirtingų Whipple skydo variantų – kai kurie, pavyzdžiui, papildyti kevlaru arba keraminiu užpildu tarp sluoksnių. Pačioje ISS yra daugiau nei 100 skirtingų Whipple skydo konfigūracijų, nes kai kurios sritys yra labiau pažeidžiamos mikrometeoroidų susidūrimams nei kitos.

Tačiau, kaip rodo stoties istorija su mikrometeoroidiniais smūgiais, Whipple skydai nėra patikimi. Ateities ekipažo transporto priemonės ir kosminės stotys kurios bus pagamintos už daug mažesnę kainą nei ISS, greičiausiai bus labiau pažeidžiamos nuotėkių, atsirandančių dėl susidūrimų su mažomis šiukšlėmis ir dalelėmis.

Kai jis pirmą kartą buvo pastatytas prieš 20 metų, tik nedaugelis ekspertų tikėjosi, kiek dar objektų skris per Žemės orbitą. Plečiantis kosmoso pramonei ir žmonėms paleidžiant į orbitą daugiau erdvėlaivių, problema tik dar labiau pablogės. Galime sukurti ekraną, kuris atsižvelgtų į besikeičiančią aplinką, bet net ne geriausi ateities šiukšlių kaupimosi modeliai gali viską nuspėti.

2009 m. vasarį susidūrė palydovai „Iridium 33“ ir „Kosmos-2251“ ir susidarė didžiulis šiukšlių sluoksnis, kuris pradėjo cirkuliuoti Žemės orbitoje. Didžiausios gabalai buvo identifikuoti ir susekti, tačiau mažiau nei 10 centimetrų ilgio nuolaužoms, kurios vis dar kelia grėsmę erdvėlaivio korpusui, buvo leista nepastebėti. Nelaimė parodė, kad nenumatyti įvykiai gali labai paaštrinti erdvėlaivių apsaugos problemą. Bet kokia didelė avarija gali drastiškai pakeisti situaciją ir padidinti pavojų daugeliui kitų orbitoje esančių erdvėlaivių, sako Teličevas. Tai, ką sukursime šiandien, rytoj gali būti nepakankamai gerai.

Ekranavimas gali padėti išvengti nuotėkio, tačiau ši problema neišvengiama, sako Telichev. Tai reiškia, kad bus dar svarbiau sugebėti izoliuoti ir pataisyti nuotėkius, kai jie atsiranda.

Teličevui ir kitiems sprendimas iš tikrųjų yra geresnis pačios erdvės valdymas ir didelių bei mažų šiukšlių kaupimosi mažinimas. Pasak jo, jei pasaulio vyriausybė dabar nekreips dėmesio į šią problemą, ji savaime neišnyks.

Trečiadienio rytą Cassidy ir jo įgulos nariai vis dar ieškojo nuotėkio. Planuojama, kad ketvirtadienio vakarą prasidės „Northrop Grumman Cygnus“ papildymo misija, o spalio 14 d. vyks „SpaceX Crew Dragon“ misija, kurios tikslas – atgabenti į TKS dar du kosmonautus ir vieną astronautą. Tarp naujų atsargų išpakavimo ir mokslinių eksperimentų bei naujos įgulos priėmimo per ateinančias kelias savaites nebus daug laiko surasti nuotėkį, todėl spaudimas, perkeltine prasme, yra stiprus.

paslėpti