Apa selanjutnya untuk Stasiun Luar Angkasa Internasional?

Anonim

Apa selanjutnya untuk Stasiun Luar Angkasa Internasional?

AircraftFeature

David Szondy

30 September 2011

6 gambar

Stasiun Luar Angkasa Internasional, dengan kapsul Soyuz-TMA terlihat (Gambar: NASA)

Ini adalah waktu yang menantang untuk Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS). Satu-satunya proyek rekayasa paling mahal dalam sejarah manusia dan salah satu bagian paling rumit dari permesinan yang pernah dirakit, masa depan ISS tetap tidak pasti setelah berakhirnya program Space Shuttle dan landasan armada Soyuz Rusia menyusul kecelakaan lalu bulan. Sementara dimulainya kembali penerbangan Soyuz yang diawasi baru-baru ini berarti bahaya dari stasiun yang dievakuasi dan mothballed telah surut ... itu belum berakhir.

Hari-hari ini, luar angkasa tampak seperti galeri pemotretan, dan re-entri yang tidak terkendali dari Satelit Penelitian Atmosfer Amerika (UARS) pada 24 September, diikuti oleh terjun yang akan datang dari teleskop ruang angkasa 2, 4-ton Jerman yang mati Röntgensatellit (ROSAT) - diharapkan pada bulan Oktober - menunjukkan bahwa puing-puing ruang adalah bahaya bagi mereka yang berada di tanah serta untuk mengorbit satelit. Beratnya lebih dari 200 kali lebih dari ROSAT, ISS seperti palu Thor dibandingkan dengan bulu, dan menjaga stasiun beroperasi dan di bawah kendali penuh adalah prioritas keamanan teratas NASA dan lembaga ruang mitra ISS lainnya. Ini adalah salah satu alasan utama mengapa mothballing stasiun adalah sesuatu yang harus dihindari dan mengapa perencanaan kontingensi sangat penting. Tanpa awak, bahaya ISS berubah menjadi rudal yang tidak terkontrol meningkat sangat.

Kembalinya tiga astronot yang aman dari ISS pada 16 September 2011 menyebabkan dunia bernapas lega. Ketika astronot NASA Ron Garan dan kosmonot Rusia Andrei Borisenko dan Alexander Samokutyayev keluar dari kapsul Soyuz TMA-21 mereka ke stepa Kazakhstan, tampaknya masa depan ISS telah terjamin. Rusia telah menyelidiki kecelakaan Agustus dari sebuah roket Kemajuan tak berawak yang terikat untuk ISS, dan telah mengumumkan bahwa penyebabnya telah diidentifikasi dan penerbangan berawak dari pesawat ruang angkasa Soyuz ke stasiun akan dilanjutkan pada bulan November. Namun, kecelakaan itu telah berdampak signifikan pada jadwal stasiun dan kemungkinan stasiun yang dievakuasi tetap menjadi ancaman bagi masa depan program.

Hasil dari kemitraan 15 negara, Stasiun Luar Angkasa Internasional biaya lebih dari US $ 100 miliar, dengan berat 990.000 pound (450.000 kg), meliputi area seluas lapangan sepak bola dan memiliki volume Jet Jumbo 747. Keajaiban teknik yang rumit ini juga dirancang untuk menjadi tuan rumah bagi awak manusia, yang menerapkan standar kinerja dan keandalan yang sangat tinggi dalam batas-batas rekayasa yang sangat sempit, dan dirancang untuk dirakit dan dipelihara oleh awak itu.

Ini berarti bahwa ISS membutuhkan margin keamanan yang sangat tinggi sehingga tidak ada apa pun untuk membandingkannya dengan di luar reaktor nuklir. Ini juga berarti bahwa ada banyak peluang untuk Hukum Murphy untuk membesarkan kepalanya yang buruk, dan membuat stasiun sangat bergantung pada awak yang merawatnya.

Kemajuan krisis roket kargo

Kecelakaan roket kargo Kemajuan adalah krisis besar. Baik pesawat ruang angkasa Soyuz dan Kemajuan berbagi kendaraan peluncuran Soyuz yang sama, dan kesalahan pada tahap ketiga yang menyebabkan kecelakaan itu akan menjadi hal yang umum bagi keduanya. Meskipun penyebabnya akhirnya teridentifikasi sebagai hilangnya tekanan dalam sebuah pompa turbo, kecelakaan itu telah menelan biaya tiga ton suplai ISS, dan penyelidikan telah menghasilkan penggarukan peluncuran 22 September Soyuz yang akan mengirim tiga baru. kru ke stasiun untuk menggantikan mereka yang kembali. Ini berarti bahwa ISS hanya memiliki setengah kru yang diperlukan untuk operasi penuh. Selain itu, kapal kargo sektor swasta

SpaceX Dragon, yang saat ini dijadwalkan untuk berlabuh dengan stasiun pada bulan Desember bisa hadapi

penundaan, dan baru-baru ini ada laporan yang saling bertentangan tentang apakah akan diizinkan untuk berlabuh ketika pengujian akhirnya dilakukan.

Lalu ada masalah Soyuz itu sendiri. Melanjutkan penerbangan ke ISS lebih dari sekadar mengirim kru lain. Sebuah kapsul Soyuz tanpa awak harus diuji terlebih dahulu, dan itu berarti lebih banyak biaya dan penundaan. Ini menyebabkan sejumlah masalah karena tiga awak yang tersisa di stasiun menghadapi beberapa tenggat yang sangat sulit. Musim dingin akan datang dan jam-jam siang hari yang tersedia di wilayah pendaratan Kazakhstan terbatas, yang sangat serius ketika datang untuk mengatur operasi pemulihan di padang stepa. Ini diperburuk karena orbit stasiun hanya memungkinkan pendaratan di Kazakhstan antara tanggal tertentu. Ini adalah alasan tiga kru harus kembali pada 16 September. Setiap kemudian, dan mereka akan terjebak di stasiun sampai 27 Oktober. Juga, kapsul Soyuz sekarang berlabuh dengan ISS memiliki masa pakai hanya 200 hari, yang berakhir pada 24 Desember.

Selain masalah untuk kru, memiliki hanya tiga orang di papan berarti percobaan sains mengambil tempat kedua untuk hanya menjalankan stasiun. Sementara banyak eksperimen dapat berjalan secara otomatis atau melalui kontrol darat, tujuan utama stasiun, selain konstruksinya, akan dibatasi. Ini adalah masalah yang sama persis dengan program ISS yang dihadapi pada tahun 2003 setelah bencana Columbia, ketika armada pesawat ulang-alik Amerika dihalangi dan tidak ada cukup kerajinan Soyuz yang tersedia dari badan antariksa Rusia yang kekurangan uang untuk mengambil kendur.

Tentu saja, dimulainya kembali penerbangan Soyuz tahun ini hanyalah solusi sementara. Bahkan jika Kemajuan itu beralasan untuk selamanya, setidaknya ada dua kapal kargo lainnya dari European Space Agency (ESA) dan industri swasta Amerika yang tersedia untuk melayani stasiun, dan setidaknya tiga kapal pengangkut swasta sedang dalam pengembangan. Masalah sebenarnya adalah tidak ada kapal yang mampu mengendarai kapal untuk menggantikan Soyuz, dan tidak akan bertahan setidaknya selama beberapa tahun. Baik kapal luar angkasa Ruang Angkasa Eropa dan kapsul pribadi Naga sedang dalam pengembangan sebagai versi berawak dan keduanya lebih jauh daripada pesaing mereka, tetapi itu tidak ada gunanya bagi ISS saat ini. Hingga beberapa alternatif untuk Soyuz menjadi tersedia, ISS bergantung pada sistem transportasi awak yang sudah tua yang dirancang pada tahun 1960-an, sekarang terbukti memiliki keandalan yang tidak diketahui. Situasi seperti telur-dalam-satu-keranjang Anda membuat para insinyur dan pembuat kebijakan sangat gugup.

Sebuah ISS tak berawak?

Tetapi apa yang akan terjadi jika uji terbang tidak berhasil dan ISS harus dievakuasi pada bulan November? Masalah apa yang akan dihadapi stasiun dan apa yang bisa dilakukan untuk mencegahnya?

Satu hal yang pasti akan terjadi adalah awak yang berangkat akan mengambil langkah-langkah untuk meminimalkan risiko ke stasiun yang dievakuasi. Pintu sekat akan disegel, saluran ditutup, sistem yang tidak diperlukan untuk operasi dasar stasiun akan dimatikan, pemutus sirkuit dibuka, dan seterusnya. Idenya adalah untuk mengurangi kemungkinan terjadinya sesuatu yang salah dan menutup bagian-bagian yang berbeda dari stasiun satu sama lain sehingga jika ada sesuatu yang salah, kerusakan akan terbatas pada area sekecil mungkin.

Tetapi apakah potensi masalah itu? Garis NASA resmi adalah bahwa tidak akan ada banyak. Stasiun ini dapat dioperasikan dari tanah "selama beberapa tahun - roket sikap dapat diisi ulang oleh pesawat tanpa awak dan bagian yang redundan dapat dipasang untuk memastikan kegagalan peralatan. Tanpa awak, atmosfer di dalam ISS dapat dikurangi hingga nol kelembaban, yang akan melindungi stasiun terhadap kondensasi dan korosi.Tampak jelas akan ada dampak besar pada eksperimen, dengan beberapa terus otomatis dan yang lainnya, terutama percobaan biologis, terus berlangsung.

Namun, ada orang lain yang tidak mengambil pandangan optimis tentang situasi tersebut. Dalam wawancara dengan Florida Today, Manajer Program Stasiun Luar Angkasa NASA Mike Suffredini mengatakan bahwa risiko kehilangan stasiun dalam enam bulan evakuasi adalah 1 banding 10 dan setelah itu peluangnya melonjak menjadi 50/50. "Itu bukan hal yang sepele, " kata Mr Suffredni. "Jika Anda melihat penilaian risiko probabilitas, beberapa angka tidak signifikan. Ada risiko lebih besar kehilangan ISS ketika tidak berawak daripada jika diawaki."

Dia melanjutkan dengan mengatakan bahwa kegagalan sistem dapat mempengaruhi kontrol sikap, yang akan mengurangi kemampuan stasiun untuk menerima sinyal radio dari kontrol darat.

Dr Leroy Chiao, mantan awak ISS, setuju. Berbicara di Radio Publik Nasional, Dr. Chiao mengatakan bahwa bahaya terbesar adalah jika stasiun mulai jatuh. Ini akan mencegah astronot kembali ke stasiun dan akan membuat mustahil untuk menyesuaikan orbit stasiun. Setiap hari ISS kehilangan ketinggian di ketinggian 150 kaki (150 m) karena hambatan yang disebabkan oleh sedikit sekali sisa atmosfer Bumi pada ketinggian orbitnya. Dalam kondisi biasa, pesawat Kemajuan bisa dipasang dengan stasiun dan menggunakan pendorongnya untuk mendorong stasiun ke orbit yang lebih tinggi. Selain itu, langkah-langkah dapat diambil untuk mengurangi hambatan di stasiun dengan memamerkan panel surya, sama seperti kapal layar yang menghiasi layarnya ketika angin bertiup terlalu kencang. Namun, jika docking tidak memungkinkan, orbit pada akhirnya akan membusuk dan stasiun akan membuat entri ulang yang tidak terkontrol dengan titik benturan karena tidak ada yang tahu di mana.

Masalah lain yang mungkin dihadapi ISS kosong adalah hilangnya kendali suhu. Pada saat tertentu, setengah dari ISS berada di bawah sinar matahari langsung dan yang lainnya dalam bayangan. Sisi matahari dipanaskan hingga 250 derajat F (121 C), sedangkan sisi gelap jatuh ke minus 250 derajat F (-157 C). Ini juga dikelilingi oleh ruang hampa, yang membuat ISS termos Termos terbesar di dunia. Seandainya sistem pendingin gagal ketika para astronot pergi, suhu interior dapat meningkat dengan cepat, membuat stasiun kembali menjadi lebih sulit dan lebih menekan sistem.

Kegagalan daya adalah bahaya lain. Stasiun itu mengandalkan bank-bank panel surya untuk listrik untuk menjalankan semua sistemnya, termasuk giroskop yang mencegahnya jatuh. Jika sesuatu terjadi untuk melumpuhkan sistem kekuasaan atau secara serius menurunkannya, stasiun akan menghadapi bahaya yang sama menjadi tidak stabil seperti yang terjadi pada tahun 2004 ketika kegagalan giroskop membutuhkan serangkaian ruang berjalan untuk melakukan perbaikan.

Anehnya, itu adalah salah satu masalah yang sebenarnya berkurang karena ISS hampir selesai. Stasiun ini menawarkan sejumlah robot teleoperated dan robot Badan Antariksa Kanada, Dextre, baru-baru ini melakukan pekerjaan perbaikan di luar stasiun di mana ia menggantikan kotak pemutus sirkuit yang rusak saat berada di bawah kontrol darat dari markas CSA di Saint -Hubert, Quebec. Awak ISS tidak menyadari hal ini, karena mereka tertidur pada saat itu. Ini beberapa kenyamanan untuk mengetahui bahwa jika stasiun dievakuasi dan beberapa perbaikan sederhana (seperti mengganti paket komponen) diperlukan, jawaban stasiun untuk R2D2 akan tersedia.

Beberapa masalah, bagaimanapun, berada di luar lingkup robot. Hilangnya tekanan di dalam salah satu modul dapat memiliki konsekuensi mulai dari sulit hingga bencana, tergantung di mana dan bagaimana hilangnya udara terjadi. Kebocoran udara yang lambat dari salah satu modul akan menghambat kembali ke stasiun paling tidak. Di sisi lain, segel yang ditiup atau serangan oleh meteor atau sedikit puing-puing ruang angkasa yang menusuk lambung modul bisa menyebabkan ledakan tiba-tiba udara yang melarikan diri, yang dapat bertindak seperti roket dan menyebabkan stasiun itu jatuh ke jalan yang fatal.

Di atas semua kemungkinan ini dalam hal keseriusan adalah api. Terornya awak kapal selam dan awak pesawat, ancaman kebakaran di batas-batas pesawat ruang angkasa telah menghantui NASA dan lembaga antariksa lainnya sejak peluncuran landasan luncur fatal yang menewaskan awak Apollo 1 selama uji coba tanah pada tahun 1967. Sejak bencana itu, NASA telah mengambil langkah-langkah kuat untuk mencegah kebakaran di ruang angkasa (awak stasiun ruang angkasa NASA pertama, Skylab, mengeluh bahwa penghambat api di kain pencuci mereka membuat mereka tidak berharga), tetapi bahaya itu belum dihilangkan. Kecuali atmosfer di ISS diganti dengan karbon dioksida atau nitrogen, yang tidak mungkin, bahaya kebakaran akan tetap ada setelah evakuasi. Di sisi positifnya, tidak memiliki awak berarti tidak ada nyawa yang dipertaruhkan. Di sisi lain, tanpa awak, mendeteksi dan melawan kebakaran menjadi jauh lebih sulit dan kemungkinan setidaknya satu modul yang rusak bertambah.

Jika tes Soyuz berhasil dan jika penerbangan berawak kembali, maka ancaman evakuasi untuk ISS surut, tetapi itu masih sangat bergantung pada kata yang sangat besar itu "jika. " Ketergantungan pada Soyuz berarti bahwa bahkan jika layanan feri normal kembali, evakuasi tetap merupakan kemungkinan yang sangat nyata. Ini terutama benar di ruang itu masih menyimpan banyak hal yang tidak diketahui dan kejutan. Ketika kru terakhir meninggalkan Skylab pada 8 Februari 1974, NASA berpikir bahwa stasiun luar angkasa pertama Amerika akan tetap aman di orbit sampai pertengahan 1980-an dan rencana bahkan disusun untuk Space Shuttle baru untuk merebut kembali itu. Namun, aktivitas matahari besar yang tak terduga meningkatkan hambatan atmosfer dan Skylab jatuh ke Bumi pada tahun 1979 dengan pecahan-pecahan di Australia, meskipun tanpa menyebabkan cedera atau kerusakan properti. Drama itu diputar ulang dalam miniatur bulan ini ketika Satelit Penelitian Atmosfer Amerika Serikat jatuh ke bumi, dan mungkin lagi jika akal dan keberuntungan gagal menjadi mitra ISS.

The Soyuz-TMA kapsul berlabuh dengan Stasiun Luar Angkasa Internasional (Gambar: NASA)

Pesawat ruang angkasa kargo Progress (Gambar: NASA)

Stasiun Luar Angkasa Internasional, dengan kapsul Soyuz-TMA terlihat (Gambar: NASA)

Stasiun Luar Angkasa Internasional (Gambar: NASA)

Kembalinya tiga anggota awak dari ISS ke zona pendaratan di Kazakhstan, 16 September 2011 (Gambar: NASA)

Soyuz meluncurkan kendaraan di pad (Gambar: NASA)