Astronauter på ISS er på jagt efter kilden til endnu en mystisk luftlækage

Chris Cassidy tjekker for lækager

Astronaut Chris Cassidy tjekker for lækager ombord på ISS. NASA/JSC





Midt om natten mandag blev de to kosmonauter og en astronaut på den internationale rumstation vækket af et opkald fra missionskontrol. De fik at vide, at der var et hul i et modul på den russiske side af stationen, der var ansvarlig for at lække dyrebar luft ud af rumfartøjet på 150 milliarder dollars og ind i rummets vakuum. De fik nu til opgave at gå på jagt efter den præcise placering af lækagen og se, om de kunne lappe den, da lækagen så ud til at være vokset alarmerende større (en fejlagtig aflæsning senere tilskrevet en temperaturændring i kabinen). Og det var faktisk den gode nyhed.

ISS har håndteret luftlækagen i over et år. Først opdaget i september 2019, da NASA og dets partnere observerede et lille fald i lufttrykket, har problemet aldrig udgjort en trussel for besætninger om bord. Det var først i august, efter at jordpersonalet bemærkede, at lækagen blev værre, at en undersøgelse blev iværksat for endelig at finde kilden og afhjælpe problemet.

Siden da har den amerikanske astronaut Chris Cassidy og de russiske kosmonauter Anatoly Ivanishin og Ivan Vagner tilbragt flere weekender i et enkelt modul, mens de lukker resten af ​​stationens luger og foretager målinger af lufttryksændringerne i de andre moduler. Efter flere af disse weekend-astronautsøvnfester, missionskontrol fastslog, at placeringen af ​​lækagen var Zvezda modul (som yder livsstøtte til den russiske side af stationen), hvilket fører til mandag aftens eftersøgningsfest.



ISS mister altid en lille smule luft, og det kræver simpelthen udskiftning af nitrogen- og iltbeholdere under regelmæssige genforsyningsmissioner. Men det faktum, at lækagen blev værre, ville kræve, at tankene skulle udskiftes hurtigere end forventet. Det betyder også, at hullet, der tillader lækagen, kan være blevet større og stadig kan vokse, hvis det ikke bliver behandlet hurtigt.

'Disse lækager er forudsigelige,' sagde Sergei Krikalyov, den administrerende direktør for Ruslands bemandede rumprogram, i tv-kommentarer. Det, der sker nu, er mere end standardlækagen, og hvis det varer længe, ​​vil det naturligvis kræve tilførsler af ekstra luft til stationen.

For at finde den nøjagtige placering af lækagen i Zvezda, så den kan repareres, bliver Cassidy og hans besætningsmedlemmer nødt til at bruge lidt tid på at flyde rundt i modulet med en håndholdt enhed kaldet en ultralydslækagedetektor , som opdager frekvenser, der udsendes af luftstrømmen, når den styrter ud af små huller og revner. Støj på stationen kan gøre det sværere at opdage disse frekvenser, og besætningen kan blive nødt til at løbe gennem områder et par gange for rent faktisk at finde kilden. En virksomhed ønsker at forbedre denne strategi ved at implementere en automatiseret robot, der kan lytte efter lækager og identificere dem i realtid uden behov for en menneskelig hånd. Når de har fundet kilden til lækagen, vil de lappe den op med et sæt med epoxyharpiks.

Lækager kan også opstå på andre måder udover et tab af ilt. ISS har tidligere behandlet ammoniaklækager kommer fra stationens kølekredsløb. Da ammoniak er giftigt for mennesker, kræver sådanne lækager øjeblikkelig handling, der involverer lange rumvandringer for at identificere huller i kølevæskesystemet og reparere dem.

Det igangværende problem viser, at selv et rumfartøj, der er så godt designet og beskyttet som ISS, ikke er usårligt. Og efterhånden som vi ser flere lande og virksomheder sende mennesker på bemandede missioner i kredsløb, vil sådanne lækager være en meget mere almindelig begivenhed. Ikke alle rumfartøjer vil være lige så modstandsdygtige over for problemerne som ISS.



Der er et par store syndere for, hvordan en lækage dannes på et rumfartøj. Den mest højprofilerede ISS-lækage i nyere tid blev fundet i august 2018 - et 2-millimeter hul på et russisk Soyuz-rumfartøj, der var forankret til stationen på det tidspunkt. Det hul ser ud til at være resultatet af en borefejl lavet under fremstillingen (skønt Ruslands rumfartsagentur har været i tvivl om, præcis hvad der forårsagede det ). Mysteriet med den lækage var et godt foder for konspirationsteoretikere, men det faktum, at hullet ved et uheld blev lavet af en boremaskine, var heldigt. Sådan et hul er rent og præcist og ikke særlig modtageligt for revner eller ekspansion.

Men når ISS springer ud uden en klar årsag, er den hovedmistænkte en tilfældig kollision med en mikrometeoroid eller et lille stykke affald (nogle kun millimeter eller mindre i størrelse). Objekter i Jordens kredsløb glider rundt med ekstremt høje hastigheder. Den Internationale Rumstation har for eksempel en gennemsnitshastighed på 7,66 kilometer i sekundet eller over 17.000 mph. Nogle mikrometeoroider i rummet suser igennem med over 20.000 mph. Ved de ultrahøje hastigheder kan selv små genstande, der er mindre end en centimeter, absolut makulere større genstande, som en kugle fra en pistol. Den slags rodet ødelæggelse kan efterlade revner eller strukturelle skader, der forplanter sig gennem resten af ​​rumfartøjets skrog eller trænger gennem ammoniakkølesystemet.

er opdage lækager

Et billede af den trådløse ultralydslækagedetektor ombord på den internationale rumstation.



NASA/SHANE KIMBROUGH/JSC

Tryksatte rumfartøjer, normalt designet til menneskelig beboelse, er mere sårbare over for disse problemer, da det indre pres lægger ekstra stress på rumfartøjets skrog. Revner er mere sårbare over for tilføjede stressfaktorer, siger Igor Telichev, en ingeniør ved University of Manitoba i Canada og ekspert i rumfartøjskollisioner med affald. Et hul, selv et stort, er selvfølgelig dårligt, men en revne kan begynde at forplante sig gennem strukturen og true hele dens integritet.

Ingeniører forsøger at designe rumfartøjer med skjolde, der kan modstå visse kollisioner fra mikrometeoroider og små stumper af rumaffald. Til ISS brugte de noget, der kaldes et Whipple-skjold (opkaldt efter dets opfinder, den afdøde Harvard-astronom Fred Whipple). Det er en tynd ydre kofanger, der er placeret et stykke væk fra rumfartøjets hovedvæg. Kofangeren stopper ikke ligefrem indgående mikrometeoroider eller andre små snavs, men bryder i stedet disse stykker op i en sky af små partikler, der vifter ud over et stort område og udgør en mindre risiko. For væggen er det forskellen mellem at stå over for en enkelt stor kugle og en smule fugleskud.

Der er en række forskellige varianter på Whipple-skjoldet - nogle er for eksempel forstærket med Kevlar eller keramisk fyld mellem lagene. Selve ISS har over 100 forskellige Whipple-skjoldkonfigurationer, da nogle områder er mere sårbare over for mikrometeoroidkollisioner end andre.

Men som det fremgår af stationens historie med mikrometeoroidpåvirkninger, er Whipple-skjolde ikke idiotsikre. Fremtid mandskabskøretøjer og rumstationer som vil blive lavet for meget mindre end ISS, vil sandsynligvis være mere sårbar over for lækager forårsaget af kollisioner med små snavs og partikler.

Da det først blev bygget for 20 år siden, forudså få eksperter, hvor mange flere objekter, der ville løbe gennem Jordens kredsløb. Problemet vil kun blive værre, efterhånden som rumindustrien udvider sig, og mennesker sender flere rumfartøjer i kredsløb end nogensinde før. Vi kan bygge afskærmning, der tager højde for et skiftende miljø, men ikke engang bedste modeller til fremtidig ophobning af affald kan forudsige alt.

I februar 2009 kolliderede satellitterne Iridium 33 og Kosmos-2251, hvilket skabte et stort stykke affald, der begyndte at cirkulere gennem Jordens kredsløb. De største stykker blev identificeret og sporet, men affald, der var mindre end 10 centimeter i længden - stykker, der stadig udgør en trussel mod rumfartøjets skrog - fik lov til at lyne gennem rummet uopdaget. Ulykken illustrerede, at uforudsete begivenheder i høj grad kunne forværre problemet med at beskytte rumfartøjer. Enhver stor ulykke kan drastisk ændre situationen og øge risikoen for et hvilket som helst antal andre rumfartøjer i kredsløb, siger Telichev. Det, vi udvikler i dag, er måske ikke godt nok i morgen.

Afskærmning kan hjælpe med at forhindre lækager i at komme op, men dette problem er uundgåeligt, siger Telichev. Det betyder, at det vil være endnu mere kritisk at kunne isolere og reparere lækager, når de opstår.

For Telichev og andre handler løsningen virkelig om en bedre håndtering af selve rummet og at reducere ophobningen af ​​små og store affald. Hvis verdens regering ikke er opmærksom på problemet nu, siger han, vil det ikke gå over af sig selv.

Cassidy og hans besætningsmedlemmer ledte stadig efter lækagen onsdag morgen. En Northrop Grumman Cygnus genforsyningsmission er planlagt til at starte torsdag aften efterfulgt af en SpaceX Crew Dragon-mission den 14. oktober for at bringe yderligere to kosmonauter og en astronaut til ISS. Mellem udpakning af de nye forsyninger og videnskabelige eksperimenter og velkommen til det nye mandskab, vil der ikke være ret meget tid til at finde lækagen i løbet af de næste par uger, så presset er billedligt talt på.

skjule