Astronauter på ISS jakter på kilden til en annen mystisk luftlekkasje

Chris Cassidy sjekker for lekkasjer

Astronaut Chris Cassidy sjekker for lekkasjer ombord på ISS. NASA/JSC





Midt på natten mandag ble de to kosmonautene og en astronaut på den internasjonale romstasjonen vekket av et anrop fra oppdragskontrollen. De ble fortalt at det var et hull i en modul på den russiske siden av stasjonen, ansvarlig for å lekke dyrebar luft ut av romfartøyet på 150 milliarder dollar og inn i rommets vakuum. De fikk nå i oppgave å lete etter den nøyaktige plasseringen av lekkasjen og se om de kunne lappe den opp, ettersom lekkasjen så ut til å ha vokst seg urovekkende større (en feillesing som senere ble tilskrevet en temperaturendring i kabinen). Og det var faktisk den gode nyheten.

ISS har håndtert luftlekkasjen i over ett år. Problemet ble først oppdaget i september 2019 da NASA og partnerne deres observerte et lite fall i lufttrykket, og har aldri utgjort en trussel for mannskapene om bord. Det var først i august, etter at bakkemannskapene la merke til at lekkasjen ble verre, at det ble satt i gang en undersøkelse for å endelig finne kilden og rette på problemet.

Siden den gang har den amerikanske astronauten Chris Cassidy og de russiske kosmonautene Anatoly Ivanishin og Ivan Vagner tilbrakt flere helger i en enkelt modul mens de lukker resten av stasjonens luker og foretar målinger av lufttrykksendringene i de andre modulene. Etter flere av disse helgens astronautsøvnfester, oppdragskontroll fastslo plasseringen av lekkasjen var Zvezda modul (som gir livsstøtte til den russiske siden av stasjonen), som fører til mandag kvelds letefest.



ISS mister alltid litt luft, og det krever ganske enkelt erstatte nitrogen- og oksygentankene under vanlige gjenforsyningsoppdrag. Men det faktum at lekkasjen ble verre ville kreve at tankene ble byttet ut raskere enn forventet. Det betyr også at hullet som gjør at lekkasjen kan ha blitt større, og fortsatt kan vokse hvis det ikke blir behandlet snart.

– Disse lekkasjene er forutsigbare, sa Sergei Krikalyov, administrerende direktør for Russlands bemannede romfartsprogram, i TV-kommentarer. Det som skjer nå er mer enn standardlekkasjen, og hvis det varer lenge vil det naturligvis kreve tilførsel av ekstra luft til stasjonen.

For å finne den nøyaktige plasseringen av lekkasjen i Zvezda, slik at den kan repareres, må Cassidy og besetningskameratene hans bruke litt tid på å flyte rundt i modulen med en håndholdt enhet kalt en ultralyd lekkasjedetektor , som oppdager frekvenser som sendes ut av luftstrømmen når den suser ut små hull og sprekker. Støy på stasjonen kan gjøre det vanskeligere å oppdage disse frekvensene, og mannskapet må kanskje løpe gjennom områder noen ganger for å faktisk finne kilden. Ett selskap ønsker å forbedre denne strategien ved å implementere en automatisert robot som kan lytte etter lekkasjer og identifisere dem i sanntid , uten behov for en menneskelig hånd. Når de har funnet kilden til lekkasjen, vil de lappe den opp med et sett med epoksyharpiks.

Lekkasjer kan også oppstå på andre måter i tillegg til tap av oksygen. ISS har tidligere behandlet ammoniakklekkasjer kommer fra stasjonens kjølesløyfer. Siden ammoniakk er giftig for mennesker, krever slike lekkasjer umiddelbar handling, som involverer lange romvandringer for å identifisere hull i kjølevæskesystemet og reparere dem.

Det pågående problemet viser at selv et romfartøy som er så godt designet og beskyttet som ISS, ikke er usårbart. Og ettersom vi ser at flere land og selskaper sender mennesker på mannskapsoppdrag i bane, vil slike lekkasjer være en mye mer vanlig forekomst. Ikke alle romfartøyer vil være like motstandsdyktige mot problemene som ISS.



Det er et par store skyldige for hvordan en lekkasje dannes på et romfartøy. Den mest høyprofilerte ISS-lekkasjen i nyere tid ble funnet i august 2018 – et 2-millimeters hull på et russisk Soyuz-romfartøy forankret til stasjonen på den tiden. Det hullet ser ut til å ha vært et resultat av en borefeil laget under produksjon (skjønt Russlands romfartsorganisasjon har vært usikker på nøyaktig hva som forårsaket det ). Mysteriet med den lekkasjen var stor næring for konspirasjonsteoretikere, men det faktum at hullet ved et uhell ble laget av en boremaskin var heldig. Et slikt hull er rent og presist, og lite utsatt for sprekker eller utvidelse.

Men når ISS springer ut en lekkasje uten en klar årsak, er den hovedmistenkte en tilfeldig kollisjon med en mikrometeoroid eller et lite stykke rusk (noen bare millimeter eller mindre i størrelse). Objekter i jordens bane glider rundt i ekstremt høye hastigheter. Den internasjonale romstasjonen, for eksempel, har en gjennomsnittshastighet på 7,66 kilometer per sekund, eller over 17 000 mph. Noen mikrometeoroider i verdensrommet suser gjennom i over 20 000 mph. Ved de ultrahøye hastighetene kan selv små gjenstander som er mindre enn en centimeter absolutt makulere større gjenstander, som en kule fra en pistol. Den slags rotete ødeleggelser kan etterlate sprekker eller strukturelle skader som forplanter seg gjennom resten av romfartøyets skrog eller trenger gjennom ammoniakkkjølevæskesystemet.

er å oppdage lekkasjer

En visning av den trådløse ultralydlekkasjedetektoren ombord på den internasjonale romstasjonen.



NASA/SHANE KIMBROUGH/JSC

Romfartøyer under trykk, vanligvis designet for menneskelig bolig, er mer sårbare for disse problemene, siden det indre trykket legger ekstra stress på romfartøyets skrog. Sprekker er mer sårbare for ekstra stressfaktorer, sier Igor Telichev, ingeniør ved University of Manitoba i Canada og ekspert på romfartøykollisjoner med rusk. Et hull, til og med et stort, er selvfølgelig dårlig, men en sprekk kan begynne å forplante seg gjennom strukturen og true hele dens integritet.

Ingeniører prøver å designe romfartøy med skjold som tåler visse kollisjoner fra mikrometeoroider og små biter av romavfall. For ISS brukte de noe som ble kalt et Whipple-skjold (oppkalt etter oppfinneren, den avdøde Harvard-astronomen Fred Whipple). Det er en tynn ytre støtfanger som er plassert et stykke unna romfartøyets hovedvegg. Støtfangeren stopper ikke direkte innkommende mikrometeoroider eller annet lite rusk, men bryter i stedet disse bitene opp til en sky av små partikler som vifter ut over et stort område og utgjør mindre risiko. For veggen er det forskjellen mellom å møte en enkelt stor kule og et lite fugleskudd.

Det finnes en rekke forskjellige varianter på Whipple-skjoldet – noen er for eksempel forsterket med Kevlar eller keramisk fyll mellom lagene. Selve ISS har over 100 forskjellige Whipple-skjoldkonfigurasjoner, ettersom noen områder er mer sårbare for mikrometeoroidkollisjoner enn andre.

Men som det fremgår av stasjonens historie med mikrometeoroidpåvirkninger, er ikke Whipple-skjoldene idiotsikker. Framtid mannskapsbiler og romstasjoner som vil bli laget for mye mindre enn ISS vil sannsynligvis være mer sårbare for lekkasjer forårsaket av kollisjoner med små rusk og partikler.

Da det først ble bygget for 20 år siden, var det få eksperter som forutså hvor mange flere objekter som ville løpe gjennom jordens bane. Problemet er klar til å bare bli verre ettersom romindustrien utvider seg og mennesker sender ut flere romfartøyer enn noen gang i bane. Vi kan bygge skjerming som står for et skiftende miljø, men ikke engang beste modeller for fremtidig oppsamling av rusk kan forutsi alt.

I februar 2009 kolliderte satellittene Iridium 33 og Kosmos-2251, og skapte en stor del av rusk som begynte å sirkulere gjennom jordens bane. De største delene ble identifisert og sporet, men rusk som var mindre enn 10 centimeter i lengde - deler som fortsatt utgjør en trussel mot romfartøyets skrog - fikk glide gjennom rommet uoppdaget. Ulykken illustrerte at uforutsette hendelser i stor grad kunne forverre problemet med å beskytte romfartøyer. Enhver stor ulykke kan drastisk endre situasjonen og øke risikoen for et hvilket som helst antall andre romfartøyer i bane, sier Telichev. Det vi utvikler i dag er kanskje ikke godt nok i morgen.

Skjerming kan bidra til å forhindre at lekkasjer kommer opp, men dette problemet er uunngåelig, sier Telichev. Det betyr at det vil være enda mer kritisk å kunne isolere og reparere lekkasjer etter hvert som de oppstår.

For Telichev og andre handler løsningen virkelig om en bedre forvaltning av selve rommet, og å redusere opphopning av søppel, stort og smått. Hvis verdens regjering ikke tar hensyn til problemet nå, sier han, kommer det ikke til å gå over av seg selv.

Cassidy og besetningskameratene hans lette fortsatt etter lekkasjen onsdag morgen. Et Northrop Grumman Cygnus gjenforsyningsoppdrag skal etter planen lanseres torsdag kveld, etterfulgt av et SpaceX Crew Dragon-oppdrag 14. oktober for å bringe ytterligere to kosmonauter og en astronaut til ISS. Mellom utpakking av nye forsyninger og vitenskapelige eksperimenter, og velkommen til det nye mannskapet, vil det ikke være mye tid til å finne lekkasjen i løpet av de neste ukene, så trykket er billedlig talt på.

gjemme seg