Наука
Эксклюзив kp.rukp.ru
31 марта 2021 9:34

На МКС - третья трещина. Почему космонавты не спешат покидать станцию?

Обозреватель kp.ru Александр Милкус разбирался каким образом Международная станция теряет атмосферу и удастся ли остановить потерю воздуха
Павел Виноградов - заместитель руководителя летно-космического центра РКК «Энергия».

Павел Виноградов - заместитель руководителя летно-космического центра РКК «Энергия».

Фото: Александр МИЛКУС

«Космонавтов нужно срочно спасать! Они задыхаются!»

«Дыру в станции пробил робот Федор…»

«Роскосмос рискует жизнями людей»

Каких только апокалипсических высказываний «экспертов», комментирующих скупые информационные сообщения об утечке атмосферы МКС, я не прочел за последние месяцы.

При этом мои знакомые космонавты пожимали плечами: «Сань, да ничего страшного!»

Мало того, «бесчеловечный» Роскосмос 9 апреля отправляет на станцию новый экипаж – двоих наших, да еще и американца.

И я решил сам разобраться в истории с трещинами. Опасно? Не опасно?

Стенд

Я отправил в ракетно-космическую корпорацию «Энергия» запрос. И через несколько дней оказался в белом халате, белой шапочке и в двух парах бахил – сначала для входа в здание контрольно-испытательной станции пришлось надеть синие полиэтиленовые, а уже возле «изделия» сверху плотные матерчатые – у серебристой бочки, опутанной проводами.

Служебный модуль в цеху РКК "Энергия" живет в том же режиме, что и космонавты на станции.

Фото: Александр МИЛКУС

Официально – это комплексный стенд служебного модуля «Звезда» - главного модуля МКС. Здесь репетируют все операции прежде, чем их выполнят космонавты на орбите. От завинчивания нового болтика до ремонта трубопровода.

- Не удивляйся, что он выглядит не так, как «Звезда» на фото из космоса, - говорит мне знаменитый космонавт Павел Виноградов.

В ПрК (стенд в РКК "Энергия") много электрических приборов.

Фото: Александр МИЛКУС

У Павла Владимировича три длительных полета в космос - один на «Мире» и два на МКС. Сейчас он заместитель руководителя летно-космического центра РКК «Энергия». У Виноградова – фирменная пилотка и халат с вышитой эмблемой главного космического предприятия.

Космонавт Виноградов показал, как выглядит СМ "Звезда" со стороны переходной камеры на орбите.

Фото: Александр МИЛКУС

- Здесь все кожухи сняты, экранно-вакуумная изоляция, противометеоритная защита. Можно сказать, что оставили только скелет станции, чтобы быстрее добраться до нужного места, - объясняет он.

Мы стоим под самой широкой частью модуля. Виноградов показывает на обрез:

- Бочка внутри – это переходная камера (ПрК по-нашему). Она герметична. На этом конце у нее люк, к которому стыкуются космические корабли. На нее как бы сверху надет негерметичный агрегатный отсек. В нем проложены магистрали для работы главных двигателей коррекции. Здесь же баки компонентов топлива. А самое большое устройство– антенна, обеспечивающая спутниковую связь.

Виноградов поднимает ладонь:

- Вот где-то там, глубоко, между стенкой ПрК и агрегатным отсеком в полутора метрах от края – одна из трещин. Показываю специально отсюда, чтобы ты понял – с этой стороны, снаружи, ни тут, на земле, ни в космосе до нее не добраться. Только изнутри.

Вон где-то там в глубине - трещина. Поэтому версия о микрометеорите отпала сама собой.

Фото: Александр МИЛКУС

Предыстория

Обыватель заинтересовался прохудившейся Международной космической станцией в сентябре 2018 года, когда астронавт Александр Герст обнаружил в бытовом отсеке российского корабля «Союз МС-09» отверстие, просверленное явно дрогнувшей рукой. Несмотря на придирчивое расследование, так и не удалось выяснить, кто из шести человек, работавших на борту, забрался с дрелью в корабль (правда, наших двух космонавтов из списка подозреваемых сразу исключили). Отверстие загерметизировали. Экипажи благополучно вернулись домой. Но загадки, достойные пера Агаты Кристи, питают интерес публики.

И когда пошли сообщения о том, что МКС снова теряет атмосферу, публикаций и комментариев было не сосчитать.

На самом деле станция подтравливала с 2019 года. Осенью 2020-го, когда стало уходить больше одного кубометра воздуха в день, экипаж стал искать модуль, откуда идет утечка. Вместе наши и американцы по очереди закрывали отсеки и через полтора месяца добрались до крайнего отсека модуля «Звезда» - того самого ПрК. Вот тогда-то и пошли «апокалипсические» комментарии, которые я процитировал в начале этого текста.

Утечка немного больше 1 кубометра в сутки при общем объеме воздуха на станции больше 1040 кубометров - не критично, жизни космонавтов она не угрожает. Но выяснить почему она происходит очень важно.

Утечка загадала инженерам новую загадку…

«Гранд Каньон» под микроскопом

- Голову береги!

Бум. Не уберег. Забраться в модуль космической станции на земле непросто. Это в невесомости космонавты легко пролетают через люк. А тут надо сложиться пополам, заползти в первый отсек, развернуться на пятой точке, подтянув ноги к подбородку, и вползти в отсек следующий.

Виноградов такой путь проделывает виртуозно. Я поотстал.

- В ПрК обычно складывают то, что потом можно выбросить – то есть загрузить в «Прогресс», который сгорает в плотных слоях атмосферы. Поэтому экипажу пришлось сначала расчистить отсек, перетаскать мешки в другие модули.

ПрК на орбите обычно загружен ненужными предметами. Фото: Роскосмос

Течеискатель, которым обнаружили дырку в «Союзе МС-09», не сработал. Слишком мало отверстие.

- Применили дедовский метод, - объясняет Виноградов, - Брали самый мягкий полиэтилен и обклеивали участок корпуса. Смотрим - если он где-то очень плотно прижался к оболочке – там нужно искать. И тут ничего не получилось. Тогда придумали доморощенный русский метод. Чаинки из чайного пакетика растерли и выпустили в ПрК. Почему они, а не бумага? Электростатика на органику почти не действует. В отсеке все опутано кабелями, десятки электронный приборов, которые наводят статическое электричество наводят. Плюс поля магнитные.

В этом месте в ПрК обнаружили первую микротрещину.

Фото: Александр МИЛКУС

С помощью органики нашли подозрительные места, где чайная пыль оседала. А когда в феврале «Прогресс» привез японский электронный микроскоп – одно место, наконец, точно установили и загерметизировали.

Микротрещину смогли увидеть только после того, как на станцию привезли специальные приборы.

Космонавт показывает лист алюминия, где обнаружили трещину. Это стенка отсека. Невооруженным глазом трещину увидеть невозможно. Ее ширина от 0,1 до 0,25 миллиметра – проще считать в микронах. Длина около 40 миллиметров.

- Это на экране микроскопа она выглядит, как Гранд Каньон, - заметил Виноградов. – Чтобы ее разглядеть космонавтам нужно было просмотреть каждый миллиметр поверхности. Титаническая работа!

Так выглядит первая обнаруженная микротрещина на экране электронного микроскопа.

Понятно уже где находится вторая утечка – под трубопроводом системы терморегулирования. Подлезть под трубопровод невозможно. Но можно загерметизировать сверху. Что и сделали на орбите.

На земном стенде трубопровод прикрыт специальной накладкой.

Фото: Александр МИЛКУС

В земном стенде отработали эту операцию. Павел Владимирович показывает участок трубопровода, на который налеплен темный состав, похожий на детский пластилин.

Так герметизируют трещины.

Фото: Александр МИЛКУС

- Это герметалл. Основа - эпоксидные смолы и специальные материалы. Разработал еще в советское время. Использовали мы его на «Мире». Им же заделывали отверстие в «Союзе МС-09».

После того, как загерметизировали две микротрещинки, утечка сократилась вдвое и сейчас из ПрК уходит примерно 0,4 кубометра воздуха в сутки.

Так герметизируют микротрещину под трубопроводом.

Фото: Александр МИЛКУС

Как обстановка сейчас?

- Мы предполагаем, что есть еще течь, - замечает Виноградов.

Так что экипажу еще предстоит повозиться в ПрК с микроскопом и с новым течеискателем, который привезут «Союзом МС-18».

- Есть подозрение, что течет один из гермовводов – там, где кабель или трубопровод выходит через корпус на поверхность станции.

- Получается, что его еще труднее будет найти…

- Найдем. Хотя времени понадобится немало. Это при том, что экипажу нужно еще выполнять свою программу полета.

В переборке, которая разделяет рабочую зону от ПрК установили мановакуумметр -точный прибор, который измеряет давление. Теперь космонавты знают ситуацию в ПрК даже когда ее люк в отсек плотно закрыт.

В этом месте поставили мановакуумметр.

Фото: Александр МИЛКУС

Не выдержал нагрузки?

Космическая станция на самом деле фантастическое сооружение, занимающее площадь в два земных футбольных поля. Это подводная лодка обладает цельным герметичным корпусом (хотя и на них бывают протечки). Через корпус же орбитального «изделия» наружу выходят сотни кабелей и трубопроводов самых разных систем. И все места, где они проходят, должны быть герметичны много лет. При том, что корпус станции, оказавшись на солнечной стороне, нагревается до + 150 градусов, а в тени, охлаждается до – 150. И так шестнадцать раз в день!

- Российский сегмент до сих пор находится в режиме летно-конструкторских испытаний, - говорит Виноградов. – И не случайно…

- Мы многое проанализировали и пришли к выводу – причина трещин не в усталости металла, - говорил мне другой космонавт, нынешний исполнительный директор Роскосмоса по пилотируемым программам Сергей Крикалев. – Но тогда что? Брак? Нарушение эксплуатации? Какие-то новые, неизвестные прежде процессы?

Толщина стенок ПрК всего 4 мм. Но это специальный особо прочный металл.

Фото: Александр МИЛКУС

- Через несколько лет мы полетим на Луну. Станции на орбите спутника будут работать уже не десять лет, не пятнадцать, а может, и тридцать, и сорок, – рассуждает Виноградов. – Наше расследование причин появления микротрещин важно для космонавтики на будущие полвека.

- А какие есть версии?

Стенд служебного модуля "Звезда" в РКК "Энергия".

Фото: Александр МИЛКУС

Нагрузка на корпус

Виноградов называет две возможных причины. Одна – нагрузки на служебный модуль.

Здесь к модулю крепится солнечная батарея. Можно представить какая нагрузка идет на корпус.

Фото: Александр МИЛКУС

В 2007 году в российском сегменте отказал бортовой цифровой вычислительный комплекс (а именно он командует двигателями, отвечающими за ориентацию станции). Пока экипаж двое суток чинил компьютер, ориентацию поддерживал американский шаттл, пристыкованный на противоположном конце 120-метровой конструкции, в которую «связаны» все модули гигантской МКС. Конечно, были колебания, которые шли по корпусам станции.

- Нагрузки могли быть очень солидными, - замечает Виноградов.

Другая история – со стороны ПрК пять раз пристыковывался европейский 21-тонный грузовик ATV.

К переходной камере стыкуются грузовики - наши и европейские.

Фото: Александр МИЛКУС

- Мы разрешали управлять станцией с помощью двигателей ATV с тем, чтобы понять динамику всей огромной конструкции станции. – рассказывает космонавт. – Задача была блестяще выполнена. Но, опять-таки, нагрузки на ПрК были мощные. При том, что ПрК - отсек маленький – в нем лечь как говорится можно, а встать нельзя - 2 метра длиной и 2 метра в диаметре.

- Ну и наши грузовики стыкуются к нему...

- Да, можно подозревать, что течет где-то в районе шпангоута, к которому привинчен стыковочный узел. Но даже жесткие стыковки «Прогрессов» все же были намного ниже нагрузок, которые, по нашим расчетам, может выдержать ПрК.

В общем, нужно считать и разбираться.

Запутался в полях

Вторая версия еще более сложно проверяется.

На станции работают десятки электрических приборов, проложены километры кабелей. И все они, естественно, дают наводку. И при этом станция летает в магнитном поле Земли,

- Вспомним школьную физику, - говорит Виноградов. - Любая проволочка, если ее двигать в магнитном поле, вырабатывает потенциал. А здесь такая махина! Естественно, и от поля Земли наводка есть. Но как она влияет на конструкцию мы еще не очень хорошо понимаем. Несколько лет назад мы нарвались на очень неприятную вещь. Когда корабли «Союз» неожиданно уходили к земле по баллистическому спуску. Выяснили – «виноваты» пиропатроны, которые обеспечивали разделение спускаемого аппарата от других отсеков корабля. Пирозамки «портила» электростатика станции. Решили эту проблему, привезли на МКС уникальные приборы, поставили зонды снаружи. Тогда мы как раз и увидели, что потенциалы, которые наводятся на станцию в полете, - гигантские. Поэтому нельзя исключать, что и трещины могут быть результатом такого воздействия. Так долго такая сложная конструкция в космосе еще не летала.

Переходная камера и отсек "Звезда"

Что дальше?

Следующий экипаж продолжит поиск места течи и, наверняка, ее найдет. Дальше – сложная работа инженеров, материаловедов, физиков, чтобы получить точный ответ на вопрос что стало причиной появления микротрещин. И почему они возникли именно в этих местах.

- То, что мы сейчас нарвались на такую ситуацию – на самом деле большая удача, - оптимистично замечает космонавт. - Мы ее точно решим. И тогда будем в космосе еще в тысячу раз умнее.

КСТАТИ

Станция «дышит»

МКС никогда не была наглухо герметичным объектом. Например, из модуля «Звезда» каждый день сбрасывается 400 грамм углекислого газа и воздуха. Идет потеря атмосферы при стыковках, расстыковках кораблей и выходах космонавтов в открытый космос. Поэтому на станции всегда есть большой запас кислорода.

Время от времени происходят нештатные утечки и в американской части станции. Например, в 2004 году астронавт Майкл Фоэл обнаружил трещину, через которую уходил воздух, в дренажном шланге иллюминатора в модуле "Дестини".

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Страсти по МКС: что на самом деле происходит в российском сегменте, есть ли утечка воздуха и откуда на станции православный крест

Обозреватель kp.ru Александр Милкус – об апокалипсических комментариях про судьбу космонавтов на Международной станции (подробности)