Международная космическая станция: как НАСА планирует ее уничтожить и связанные с этим опасности
Анатолий Шуклецов - 18.02.22 НАСА объявило о планах официального вывода из эксплуатации Международной космической станции (МКС) в 2031 году. После десятков запусков с 1998 года станция была поднята и выведена на орбиту, и ее спуск станет настоящим подвигом — риски серьезны, если что-то пойдет не так
Кульминацией планов НАСА по выводу МКС из эксплуатации станет огненное погружение в середину Тихого океана — место под названием Точка Немо, также известное как «кладбище космических кораблей», самая удаленная точка от всей цивилизации. «В поисках точки Немо» станет последней остановкой в сложной и многоэтапной миссии по переносу операций МКС на новые коммерческие космические станции и безопасному спуску оставшейся конструкции на Землю.
Фото: https://www.rbc.ru/
Первоначально введенная в эксплуатацию на 15 лет, МКС оправдывает все ожидания. Она уже работает 21 год, и НАСА дало добро еще на одно десятилетие, тем самым, удвоив общее запланированное время нахождения на орбите.
Назначение МКС
МКС совершила гигантский скачок в науке и сотрудничестве всего человечества с участием пяти различных космических агентств (США, России, Европы, Канады и Японии). Модули и части МКС постепенно строились во многих странах, впервые соприкоснувшись в космосе. Монументальное сооружение из конгломерата теперь простирается на длину футбольного поля и является крупнейшим рукотворным объектом в космосе. Он виден невооруженным глазом с Земли, когда совершает 16 ежедневных оборотов, пролетая над поверхностью Земли на высоте 400 км.
Исследования в так называемой микрогравитационной среде МКС привели к прорыву в открытии лекарств, разработке вакцин и лечении за последнее десятилетие. МКС также помогает отслеживать экосистемы Земли и стихийные бедствия в режиме реального времени. Она используется для тестирования будущих технологий космических кораблей и изучения последствий долгосрочных космических полетов для здоровья с точки зрения возможности будущего исследования Солнечной системы человеком.
Несмотря на то, что бортовые исследования набирают обороты, НАСА заметило признаки замедления работы инфраструктуры и компонентов. На каждом обороте вокруг Земли МКС с одной стороны выжигается солнечным излучением, а с другой замерзает. Эти экстремальные температуры вызывают циклическое расширение и сжатие, которое изнашивает материал. Космическое излучение обугливает прозрачное стекло солнечных батарей, которые используются для питания станции, а многократные стыковки и расстыковки вызывают постепенную деградацию конструкции, что в конечном итоге приведет к ее гибели.
Рост летающего космического мусора также представляет собой незапланированный и катастрофический риск разрушения. В 2016 году отлетевшее пятнышко краски разбило окно, и только в прошлом году экипаж МКС перешел в режим ожидания эвакуации, когда Россия уничтожила ракетой мертвый спутник, в результате чего тысячи обломков пролетели мимо станции со скоростью 5 км в секунду. Несмотря на это, НАСА считает, что существует «высокая уверенность» в том, что станция проработает до конца 2030 года.
Фото: https://scienceandtech.ru/
Операция по выводу из эксплуатации
Хотя НАСА взяло на себя обязательство поддерживать станцию до 2030 года, его партнерские организации еще не подписали официальное соглашение. Это означает, что окончательное решение о выводе МКС с орбиты будет зависеть как от политики, так и от техники.
Если до официального вывода из эксплуатации произойдет деградация или незапланированное повреждение, свободно падающая МКС будет представлять серьезную опасность. На самом деле, это будет не первая космическая станция, упавшая с неба. В 1979 году станция НАСА «Скайлэб» не была вовремя заправлена топливом и вышла из-под контроля, обрушив обломки станции, разбросанные по всей Австралии. Хотя никто не пострадал, это привело к реформам и руководящим принципам «дизайна на случай гибели».
Проектирование на случай гибели — важный принцип проектирования спутников и другой орбитальной космической инфраструктуры. Объекты, свободно падающие с орбиты, должны распадаться на мелкие кусочки, чтобы убедиться, что они не представляют опасности для людей на земле. Но МКС слишком велика, чтобы удовлетворять принципу гибели, поэтому нужны специальные операции по ее сходу с орбиты. По оценкам экспертов, если бы она неконтролируемо рухнула в мегаполисе, наихудший сценарий мог бы быть в масштабе «события 11 сентября». Однако это маловероятно.
В запланированной контролируемой операции по выводу МКС с орбиты вновь построенные модули сначала будут отделяться от основной конструкции и оставаться на орбите, чтобы в конечном итоге рекомбинироваться в части будущих космических станций. Затем МКС будет плавно замедлена бортовыми двигателями, что приведет к постепенному снижению ее орбитальной высоты в течение нескольких месяцев.
Оставшийся спуск будет более быстрым, но будет контролироваться серией космических кораблей, отправленных для прикрепления и управления структурой, когда она начнет стремительно падать к Земле. Когда она снова войдет в атмосферу, большая часть конструкции сгорит, однако оставшаяся масса должна оставаться на заданной траектории к месту своего глубоководного покоя. Ранее таким же образом была благополучно сбита российская космическая станция, однако МКС примерно в четыре раза больше, поэтому операция такого масштаба остается непроверенной.
Фото: https://topcor.ru/
Новая эра
Перед полным уходом с орбиты в 2031 году МКС сначала пройдет переходный этап, чтобы поддержать важные научные исследования, проводимые в настоящее время, и сформировать основу для новых отраслей в космосе. Компания Blue Origin Джеффа Безоса недавно объявила о планах заменить МКС частной космической станцией компании. Другими ключевыми игроками являются Northropp Grumman и Axiom Space (в партнерстве со SpaceX), у которых есть контракт на начало строительства модулей существующей МКС уже в 2024 году.
Есть также планы по созданию российской космической станции, которая, вероятно, будет состоять из модулей, отсоединенных от существующей МКС. Тем временем Китай в прошлом году запустил первый модуль своей независимой космической станции «Тяньгун» и планирует завершить ее расширение в ближайшие месяцы.
В настоящее время НАСА и агентства-партнеры контролируют использование инфраструктуры, находящейся в совместном владении, и с ними консультируются по вопросам операций благодаря их опыту управления. Однако времена меняются, и теперь NASA покупает места на борту космического корабля, принадлежащего SpaceX. В конечном итоге НАСА станет просто еще одним заказчиком коммерческих операторов.
Автор: Хизер Мьюир, кандидат вычислительной физики, Кембриджский университет
Комментарии