מה הלאה לתחנת החלל הבינלאומית?

Anonim

מה הלאה לתחנת החלל הבינלאומית?

מטוסים

דוד שונדי

30 בספטמבר 2011

6 תמונות

תחנת החלל הבינלאומית, עם קפסולות סויוז- TMA גלוי (תמונה: NASA)

זה זמן מאתגר עבור תחנת החלל הבינלאומית (ISS). פרויקט ההנדסה היקר ביותר בהיסטוריה האנושית ואחד מחלקי המכונות המורכבים ביותר שאי פעם התאספו, עתיד ה- ISS נשאר בלתי ברור לאחר סיום תוכנית מעבורת החלל והקמת צי הסויוז של רוסיה בעקבות תאונה אחרונה חודש. בעוד חידוש הודיעה לאחרונה של טיסות סויוז מאוישות אומר את הסכנה של התחנה מפונה ו mothballed נסוגה ... זה לא הסתיים.

בימים אלה, החלל החיצון נראה כמו גלריית ירי, ואת כניסתו הבלתי מבוקרת של הלוויין האמריקאי (UARS) ב -24 בספטמבר, ולאחר מכן את הצניחה הממשמשת ובאה של טלסקופ החלל הגרעיני (RONTAT) צפוי באוקטובר - מראה כי פסולת חלל היא סכנה לאלה על הקרקע, כמו גם על לוויינים המקיף. במשקל של מעל 200 פעמים יותר מאשר ROSAT, ISS הוא כמו פטיש של Thor לעומת נוצה, ושמירה על התחנה מבצעית תחת שליטה מלאה היא בראש סדר העדיפויות הבטיחות של נאס"א ושאר ISS שותפות בחלל שותף. זו אחת הסיבות העיקריות מדוע mothballing התחנה היא משהו שיש להימנע ממנו ומדוע תכנון מגירות הוא כל כך חשוב. בלתי מאוישים, הסכנה של ה- ISS להפוך טיל בלתי נשלט גדל מאוד.

החזרתם הבטוחה של שלושה אסטרונאוטים מה- ISS ב -16 בספטמבר 2011 גרמה לעולם לנשום לרווחה. כמו אסטרונאוט נאס"א רון Garan ו קוסמונאוטים הרוסי אנדריי Borisenko ואלכסנדר Samokutyayev טיפס מתוך סויוז שלהם TMA-21 כמוסה על ערבות קזחסטן, נראה כאילו העתיד של ה- ISS היה מובטח. הרוסים חקרו את התרסקות אוגוסט של רקטת מטען פרוגרס בלתי מאוישת שהובילה לתחנה, והודיעה שהסיבה זוהתה והטיסות המאוישות של חללית סויוז לתחנה יחזרו בנובמבר. עם זאת, ההתרסקות כבר היתה השפעה משמעותית על לוח הזמנים של התחנה ואת האפשרות של תחנת מפונה נשאר איום על העתיד של התוכנית.

תוצאה של שותפות של 15 מדינות, תחנת החלל הבינלאומית עולה על 100 מיליארד דולר, שוקל 990, 000 £ (450, 000 ק"ג), המשתרע על שטח בגודל של מגרש כדורגל שיש נפח של 747 Jumbo Jet. זה פלא הנדסי מורכב נועד גם לארח צוות אנושי, אשר מטיל רמה גבוהה מאוד של ביצועים ואמינות בתוך גבולות הנדסיים צרים מאוד, והוא נועד להיות התאספו ומתוחזק על ידי צוות זה.

משמעות הדבר היא כי ה- ISS דורש מרווח ביטחון גבוה כל כך, שאין שום דבר להשוות אותו מחוץ לכור גרעיני. זה גם אומר שיש הזדמנויות רבות עבור חוק מרפי לגבות את הראש המכוער שלה, והופך את התחנה תלויה מאוד בצוות מי לטפל בזה.

התקדמות משבר הטילים

ההתרסקות של טיל המטען "פרוגרס" הייתה משבר גדול. הן חללית סויוז והן ההתקדמות חולקות את אותו כלי שיגור של סויוז, והאשמה בשלב השלישי שגרמה להתרסקות הייתה משותפת לשניהם. למרות שהסיבה זוהתה בסופו של דבר כאובדן לחץ במשאבת טורבו, ההתרסקות כבר עלתה ל- ISS שלוש טונות של אספקה, והחקירה כבר הביאה לגריסתה של שיגור ה- 22 בספטמבר של סויוז שהיה שולח שלושה חדשים אנשי צוות לתחנה להחליף את אלה שחזרו. משמעות הדבר היא כי ה- ISS יש רק מחצית הצוות הנדרש לפעולה מלאה. בנוסף, ספינת המטען של המגזר הפרטי

SpaceX הדרקון, אשר מתוכננת כרגע לעגן עם התחנה בדצמבר יכול להתמודד

עיכובים, ולאחרונה היו דיווחים סותרים אם זה יהיה מותר לעגון כאשר הבדיקה מתבצעת לבסוף.

אז יש עניין של סויוז עצמה. חידוש הטיסות ל- ISS הוא יותר מאשר שליחת צוות אחר. קפסולת סויוז לא מאוישת יש לבדוק תחילה, וזה אומר יותר הוצאות ועיכובים. זה גורם למספר בעיות כי שלושת הצוות הנותרים בתחנה הם נגד כמה מועדים קשים מאוד. החורף מגיע ושעות האור הזמינות באזור הנחיתה בקזחסטן מוגבלות, וזה מאוד חמור כשמדובר בארגון פעולות הבראה באזור הערבה. זה נעשה יותר גרוע בגלל מסלול של התחנה רק המאפשר נחיתות בקזחסטן בין תאריכים מסוימים. זו הסיבה ששלושה מאנשי הצוות היו צריכים לחזור ב -16 בספטמבר. מאוחר יותר, הם היו תקועים בתחנה עד ה -27 באוקטובר. כמו כן, הקפסולה של סויוז שעוגנה עכשיו עם ה- ISS יש חיי שירות של 200 יום בלבד, אשר יפוג ב -24 בדצמבר.

מלבד הבעיות של הצוות, שיש רק שלושה אנשים על הלוח אומר ניסויים מדעיים במקום השני רק מפעיל את התחנה. בעוד ניסויים רבים יכולים לפעול באופן אוטומטי או באמצעות בקרת הקרקע, המטרה העיקרית של התחנה, מלבד הבנייה שלה, יקטן. זו בדיוק אותה בעיה שהתוכנית של ה- ISS נתקלה בה ב -2003 אחרי אסון קולומביה, כאשר צי המעבורת האמריקאי היה מקורקע ולא היה מספיק כלי שיט של סויוז הזמינים מסוכנות החלל הרוסית הקשורה במזומן כדי לקחת את הרף.

כמובן, חידוש טיסות סויוז השנה הוא רק פתרון זמני. גם אם ההתקדמות היתה מקורקעת לטובה, יש לפחות שתי כלי טיס אחרים של סוכנות החלל האירופית (ESA) ותעשייה פרטית אמריקנית הזמינים לשירות התחנה, ולפחות שלושה משלוחים פרטיים נוספים נמצאים בפיתוח. הבעיה האמיתית היא שאין כלי שיט בעלי יכולת צוות להחליף את הסויוז, ולא יהיה לפחות שנתיים. הן ספינת החלל האירופית והן קפסולת הדרקון הפרטית נמצאות בפיתוח כגרסאות מאוישות, ושניהם נמצאים יחד יותר מאשר המתחרים שלהם, אבל זה לא מועיל ל- ISS כרגע. עד שיהפוך חלופה כלשהי לסויוז זמינה, ה- ISS תלוי במערכת התחבורה של צוות ההזדקנות שתוכננה בשנות ה -60, שהוכחה כעת כבלתי מהימנה. זה סוג של כל הביצים שלך במצב אחד סל עושה מהנדסים וקובעי מדיניות עצבני מאוד.

ISS בלתי מאוישים?

אבל מה יקרה אם הטיסה הבדיקה נכשלה ISS יש לפנות בנובמבר? אילו בעיות עומדות בפני התחנה ומה ניתן לעשות כדי למנוע אותן?

דבר אחד שיקרה בוודאי הוא שהצוות היוצא ינקוט צעדים למזעור הסיכונים לתחנה המפונה. דלתות הבולטות יהיו סגורות, תעלות סגורות, מערכות מיותרות לפעולה הבסיסית של התחנה ייסגרו, פורעי מעגל נפתחו, וכן הלאה. הרעיון היה לצמצם את הסיכויים שמשהו ישתבש, ולחתום את החלקים השונים של התחנה זה מזה, כך שאם משהו ישתבש, הנזק יוגבל לאזור קטן ככל האפשר.

אבל מה הן הבעיות הפוטנציאליות? הקו הרשמי של נאס"א הוא שלא יהיו הרבה. ניתן להפעיל את התחנה מהארץ "במשך מספר שנים - ניתן היה לתדלק את עמדות הרקטות על-ידי כלי שיט בלתי מאוישים וניתן להתקין חלקים מיותרים כדי להבטיח את תקלות הציוד, ללא צוות, ניתן היה לצמצם את האווירה בתוך ה- ISS לאפס לחות, אשר יגן על התחנה מפני עיבוי וקורוז.היה ברור שיש השפעה רבה על ניסויים, עם כמה ממשיכים על אוטומטיים ואחרים, במיוחד ניסויים ביולוגיים, בהמתנה.

עם זאת, ישנם אחרים שאינם נוטלים מבט כה סאנגיסטי על המצב. בראיון עם פלורידה היום, אמר מנהל תוכנית החלל של נאס"א, מייק סופרדיני, כי הסיכון להפסיד את התחנה בתוך שישה חודשים של פינוי הוא 1 מתוך 10 ולאחר מכן הסיכויים לקפיצה ל 50/50. "זה לא דבר טריוויאלי, " אמר מר Suffredni. "אם מסתכלים על הערכות הסיכון להסתברות, חלק מהמספרים הם לא חשובים, יש סיכון גדול יותר לאבד את ה- ISS כאשר הוא לא מאויש מאשר אם הוא מאויש."

הוא המשיך ואמר כי כישלון במערכות יכול להשפיע על בקרת גישה, אשר תפחית את היכולת של התחנה לקבל אותות רדיו מן הקרקע שליטה.

ד"ר לרוי צ'יאו, איש צוות לשעבר של ה- ISS, מסכים. אם כבר מדברים על הרדיו הציבורי הלאומי, ד"ר צ'יאו אמר כי הסכנה הגדולה ביותר היא אם התחנה החלה ליפול. זה ימנע אסטרונאוטים לחזור לתחנה ולא יאפשר לשנות את מסלול התחנה. כל יום ה- ISS מאבד 500 רגל (150 מ ') גובה עקב גרור שנגרם על ידי מה נשאר מעט מן האטמוספירה של כדור הארץ בגובה שלה מסלולית. בתנאים רגילים, ניתן היה לעגן את כלי השיט בתחנה ולהשתמש במכניסיה כדי לדחוף את התחנה למסלול גבוה יותר. כמו כן, צעדים ניתן לנקוט כדי להפחית את גרור על התחנה על ידי ריכוך פאנלים סולאריים, כמו ספינת מפרש שוניות המפרשים שלה כאשר הרוח נושבת חזק מדי. עם זאת, אם העגינה אינה אפשרית, המסלול יתפורר בסופו של דבר, והתחנה תיצור כניסה בלתי מבוקרת עם נקודת ההשפעה שאף אחד לא יודע היכן.

בעיה נוספת כי ISS ריק יכול להתמודד יהיה אובדן של בקרת טמפרטורה. בכל רגע נתון, מחצית ה- ISS נמצאת באור שמש ישיר והשנייה בצל. צד השמש מחומם ל -250 מעלות צלזיוס, בעוד שהצל המוצלץ צונח למינוס של 250 מעלות צלזיוס (-157 C). זה גם מוקף בחלל ריק, מה שהופך את ה- ISS של העולם הגדול תרמוס בקבוק. אם מערכת הקירור נכשלת כאשר האסטרונאוטים אינם נמצאים, הטמפרטורות הפנימיות יכולות לעלות במהירות במהירות, מה שהופך את הכבישה מחדש לתחנה הרבה יותר קשה ולשים יותר לחץ על המערכות.

הפסקת חשמל היא סכנה נוספת. התחנה מסתמכת על הבנקים של פאנלים סולאריים עבור החשמל כדי להפעיל את כל המערכות שלה, כולל gyroscopes למנוע את זה נופל. אם משהו קורה כדי לדפוק את מערכת החשמל או ברצינות לבזות את זה, התחנה תעמוד בפני אותה סכנה של להיות יציב כפי שהוא עשה בשנת 2004, כאשר כשלים gyroscope נדרש סדרה של הליכה בחלל כדי לבצע תיקונים.

למרבה הפלא, זו אחת הבעיות כי למעשה פחתה כפי ISS מתקרב השלמה. התחנה מתגאה במספר רובוטים משודרגים, והרובוט של סוכנות החלל הקנדית, Dextre, ביצע באחרונה עבודות תיקון בחלק החיצוני של התחנה, שם החליף את תיבת השובר המעגלית הפגומה, תוך שליטה קרקעית ממפקדת CSA בסנט - הוברט, קוויבק. צוות ה- ISS לא היה מודע לכך, בזמן שהם ישנו באותה עת. זה קצת נחמה לדעת שאם התחנה פונה וכמה תיקונים פשוטים (כגון החלפת חבילת רכיב) יש צורך, התשובה של התחנה R2D2 יהיה על היד.

עם זאת, חלק מהבעיות הן מעבר לתחום הרובוטים. אובדן לחץ בתוך אחד המודולים יכול להיות השלכות החל קשה כדי קטסטרופלי, תלוי איפה ואיך מתרחש אובדן האוויר. דליפת אוויר איטית מתוך אחד המודולים תפריע לכל הפחות לחזור לתחנה. מצד שני, חותם מנופץ או שביתה על ידי מטאור או מעט פסולת חלל שמדבקת גוף מודול עלול לגרום לפיצוץ פתאומי של אוויר בורח, שיכול להתנהג כמו רקטה ולגרום לתחנה להיכנס לנפילה קטלנית.

מעל לכל האפשרויות האלה מבחינת רצינות זה של אש. הטרור של צוללות וצוותי מטוסים, איום האש בגבולות החללית רדף את נאס"א וסוכנויות חלל אחרות מאז הלהט הקטלני של שיגור השיגור שהרג את צוות אפולו 1 במהלך מבחן קרקע ב -1967. מאז האסון, נאס"א נקטה באמצעים חזקים למניעת שריפות בחלל (צוות תחנת החלל הראשונה של נאס"א, סקיילב, התלונן כי מעכב הבעירה במכבסות הכביסה שלהם הופך אותם לחסרי ערך), אך הסיכון לא חוסל. אלא אם כן הוחלפה האטמוספרה ב- ISS בפחמן דו-חמצני או בחנקן, דבר שלא סביר, הסכנה של אש תישאר לאחר פינוי. בצד פלוס, אין צוות פירושו כי לא יהיו חיים על כף המאזניים. מצד שני, ללא צוות, גילוי שריפות הלחימה הופך להיות הרבה יותר קשה את הסיכויים של לפחות מודול אחד להיות הרוס גדל.

אם מבחן סויוז הוא מוצלח, ואם טיסות מאוישות יתחדש, אז האיום של פינוי עבור ISS נסוג, אבל זה עדיין תלוי מאוד על אותה מילה גדולה מאוד "אם." ההסתמכות על סויוז אומר כי גם אם שירות מעבורת רגילה קורות חיים, פינוי נשאר אפשרות ממשית. זה נכון במיוחד בחלל כי עדיין מחזיקה רבים unknowns והפתעות. כאשר הצוות האחרון עזב את Skylab ב -8 בפברואר 1974, נאס"א חשבה שתחנת החלל הראשונה של ארצות הברית תישאר בבטחה במסלול עד אמצע שנות השמונים והתוכניות, אפילו עד למעבורת החלל החדשה שתחזיר אותה. עם זאת, פעילות השמש מסיבית בלתי צפוית גרר האטמוספירה ו Skylab צלל לכדור הארץ בשנת 1979 עם שברי מתרסקת באוסטרליה, אם כי מבלי לגרום לפציעות או נזק לרכוש. הדרמה הזאת הוקרנה מחדש במיניאטורה החודש, כאשר הלוויין האמריקאי לאטמוספירה העליונה התרסק לכדור הארץ, וייתכן שגם אם תושייה ומזל ייכשלו בשותפי ה- ISS.

הקפסולה של סויוז- TMA עגנה עם תחנת החלל הבינלאומית (תמונה: נאס"א)

החללית פרוגרס (תמונה: נאס"א)

תחנת החלל הבינלאומית, עם קפסולות סויוז- TMA גלוי (תמונה: NASA)

תחנת החלל הבינלאומית (תמונה: נאס"א)

החזרת שלושה אנשי צוות מה- ISS לאזור הנחיתה בקזחסטן, 16 בספטמבר 2011 (תמונה: נאס"א)

סויוז השיגור ברכב על כרית (תמונה: נאס"א)