Начала сыпаться вся конструкция

“Начала сыпаться вся конструкция”. Утечка воздуха на МКС

Резервы воздуха на Международной космической станции подходят к концу из-за утечки в переходной камере модуля “Звезда”, одного из старейших в российском сегменте МКС. Пока космонавты обклеивают внутреннюю поверхность камеры пленкой, чтобы снизить интенсивность утечки, однако уже сейчас встает вопрос о том, что делать дальше. Эксперты, с которыми поговорило Радио Свобода, видят несколько вариантов развития событий, в том числе досрочную отстыковку российского сегмента от станции.

О том, что отведенное на локализацию утечки время истекает, а резервы воздуха на МКС подходят к концу, стало известно в конце прошлой недели из транслировавшихся NASA переговоров экипажа станции и российского Центра управления полетами.

Центр управления полётами сообщил об исчерпании резервов кислорода на МКС

Предыдущее место утечки воздуха из переходной камеры “Звезды” удалось локализовать еще в октябре, с помощью чайного пакетика. Пока до конца неясно, идет ли на этот раз речь о новой трещине, об ускорении темпов первой утечки или об обоих этих факторах сразу.

История с дырками и трещинами в российском сегменте МКС, которые становятся причинами утечек кислорода, тянется не первый год. Все началось в августе 2018 года со ставшей мемом дырки в обшивке корабля “Союз”. В ее появлении сначала обвинили самих космонавтов, но потом выяснилось, что дырка была просверлена еще на Земле, во время производства корабля. Новая утечка воздуха была зафиксирована на МКС спустя год, в августе 2019-го. Последовательная герметизация отсеков станции, как на российском, так и на американском сегменте, позволила установить, что на этот раз кислород утекает из “Звезды”. В августе 2020 года скорость утечки выросла вдвое по сравнению с сентябрем 2019-го, с 270 г в сутки до 540. В сентябре – еще вдвое, до 1,4 кг в сутки.

Глава “Роскосмоса” Дмитрий Рогозин признает проблему, но говорит, что ситуация находится “под контролем”. Рогозин ожидает, что кислорода на МКС хватит до февраля, когда запасы воздуха можно будет пополнить за счет привезенных с земли грузовым кораблем “Прогресс”. В противном случае о помощи с доставкой воздуха придется просить США, а в крайней ситуации речь пойдет о полном прекращении использования модуля “Звезда”.

О том, чем чревато увеличение темпов утечки воздуха с Международной космической станции, как это может повлиять на срок ее службы и насколько от проблем в российском сегменте МКС зависит американский сегмент станции, Радио Свобода поговорило со специалистами: членом Северо-западной организации Федерации космонавтики России Александром Хохловым и независимым российским экспертом по космической отрасли Вадимом Лукашевичем.

Утечка произошла в модуле “Звезда”. Что это за модуль?

Александр Хохлов:

– Служебный модуль “Звезда” – это главный модуль российского сегмента МКС. Когда станция только начинала строиться, он был еще и главным модулем всей станции. Его можно герметично разделить на три отдельных отсека: основная рабочая зона, переходный отсек, который ведет к блоку “Заря”, и переходная камера, которая ведет к пристыкованному кораблю – когда такой корабль пристыкован. Последовательно герметизируя эти отсеки, удалось определить, что утечка происходит именно в переходной камере (ПРК). Фактически это небольшая труба диаметром немногим больше метра. Где именно в камере утекает воздух, обнаружить долго не получалось, пока экипаж не проявил смекалку – использовал чаинки из чайного пакетика, которые осели в одном месте, где и нашли трещину длиной примерно 4,5 сантиметра. ПРК – это однослойный герметичный отсек, переход от стыковочного узла в рабочую зону, а вокруг нее находится негерметичный агрегатный отсек с баками топлива и двигателями, которые использовались для его вывода на орбиту. Сейчас эти двигатели используются для коррекции орбиты, когда к модулю не пристыкован “Прогресс” – тогда для этого используются двигатели “Прогресса”. Негерметичным он сделан специально, чтобы в случае повреждения баков токсичное топливо уходило в космос, а не попало внутрь станции и не убило людей. Сейчас космонавты ждут, когда на февральском “Прогрессе” будет доставлено оборудование для более точного поиска негерметичных мест, дополнительные средства для герметизации, а также воздух.

Александр Хохлов уточняет: речь идет не просто о “воздухе”, а об одной из его составляющих, азоте, которого при утечке было потеряно больше всего:

– Кислорода на МКС привозят много, его также можно получать электролизом из воды на самой станции, а азот в смеси с кислородом привозят в баллонах на “Прогрессах”. Потеря азота – это не очень хорошо и с точки зрения пожарной безопасности, и с точки зрения здоровья экипажа. Именно с этим связаны слова представителя ЦУП – “мы теряем резерв безопасности”. В 2020 году на МКС прилетело всего два “Прогресса” вместо обычных трех, “Роскосмос” почему-то передвинул запланированный на декабрь полет “Прогресса” на февраль. Из-за этого не произошла доставка воздуха, и момент, когда его не будет хватать, стал ближе. Сейчас, чтобы не терять воздух, космонавты стали закрывать люк ПРК, но надо понимать, что когда корабль придет, его все равно придется открыть и воздух уйдет туда вместо того, который утек через трещину. Дмитрий Рогозин говорит, что если утечка продолжится, то он попросит американцев взять с собой азот и кислород на их очередном корабле, не дожидаясь февральского полета “Прогресса”.

Как продолжающаяся утечка повлияет на работу станции?

По словам Александра Хохлова, из-за постоянной борьбы с утечками воздуха у экипажа остается меньше времени на научную работу. Кроме этого, существует вариант, при котором утечку устранить не удастся и переходную камеру “Звезды” придется просто задраить:

– При этом “Прогресс” все равно сможет пристыковываться к “Звезде”, и с помощью трубопроводов, проложенных за пределами герметичного отсека, можно будет корректировать положение МКС его двигателями. С него только нельзя будет достать грузы. Ситуация неприятная, но о полной потере станции речи не идет. Сейчас на российском сегменте МКС четыре стыковочных узла для доставки людей и грузов, а останется три. Правда, на какое-то время их останется и вовсе два: когда в 2021 году будут отстыковывать стыковочный отсек “Пирс” и заменять его на модуль “Наука”, а потом к нему ставить модуль “Причал”.

Вадим Лукашевич:

– Пока в сравнении с общим объемом станции эта течь довольно небольшая, но она продолжается. Все разговоры о том, что там кто-то что-то заделал или залепил, – это пропаганда, таким образом Рогозин пытается показать благоприятную картинку при хреновой ситуации. Сейчас остаток запасов воздуха, а главное – азота, становится критичным. До прибытия “Прогресса” в феврале его может не хватить.

В чем могут быть причины утечки?

Александр Хохлов:

– И “Звезда”, и “Заря” – очень старые модули, один полетел в 1998 году, другой – в 2000-м, они создавались еще по программе станции “Мир-2”, которую потом решили не делать, включившись в проект МКС. Причина появления трещины или трещин – динамические нагрузки при стыковке кораблей, усталость металла. Есть вариант, что при производстве был допущен брак – небольшой брак, который вскрылся только спустя 20 лет. Все расчеты и датчики показывают, что это преждевременное разрушение. Есть вариант, при котором корпус переходной камеры могли чем-то задеть: в августе прошлого года к МКС летал беспилотный корабль “Союз”, основной функцией которого была сертификация ракеты “Союз-2” для пилотируемых полетов. В спускаемый аппарат “Союза-МС14” поместили антропоморфного робота “Федора”. Корабль должен был пристыковаться к малому исследовательскому модулю “Поиск” (МИМ-2), но при его подлете к станции не сработала система “Курс” и корабль с “Федором” не смог осуществить эту стыковку. Обычно в такой ситуации ручное управление берет на себя командир корабля, но вместо него в кресле был “Федор”. Из-за этого корабль пришлось стыковать с модулем “Звезда”, где “Курс” был исправен, а экипажу – нести “Федора” через служебный модуль в МИМ-2. Проблема в том, что если бы “Союз-МС-14” пристыковался так, как планировалось изначально, “Федора” бы сразу выгрузили из люка в большой объем МИМ-2. А так получилось, что длинного неуклюжего робота массой более 100 кг пришлось тащить через узкую переходную камеру, на стенках которой к тому же расположено различное оборудование. Это один из вариантов того, как могли задеть его тонкий корпус – его толщина составляет от 2,5 до 4 мм.

Вадим Лукашевич:

– Во-первых, сама стыковка – это уже небольшой, но удар. “Прогресс” весит более 7 тонн. Если “Прогресса” нет, то модуль “Звезда” может своими двигателями корректировать орбиту МКС. Когда грузовик пристыковался, обычно происходит так: он передает какую-то часть топлива на станцию, а дальше, пока он пристыкован, корректировка орбиты осуществляется именно двигателями “Прогресса”. Вся нагрузка от этих двигателей идет именно на стыковочный узел, который прикреплен к этой переходной камере. Есть и тепловые нагрузки – МКС почти 20 раз в день входит и выходит из тени, то есть металл постоянно нагревается и охлаждается. Но главная нагрузка – именно от корректировки орбиты двигателями пристыкованного “Прогресса”, причем эта нагрузка – не соосная, а “Звезда” изначально создавалась не для МКС и рассчитана только на соосные нагрузки. Кроме того, когда металлу уже 20–25 лет, происходит его разрушение уже на уровне кристаллической решетки.

Почему знаменитую дырку в “Союзе” удалось заделать, а трещину в “Звезде” – пока не получается?

Вадим Лукашевич:

– Ее нельзя залатать снаружи, как дырку в “Союзе”. Агрегатный отсек модуля “Звезда” негерметичен, хотя и имеет обшивку. Герметичная переходная камера снаружи закрыта оборудованием, которое находится в этой негерметичной области, а затем – еще одним слоем обшивки. То есть снаружи к месту этой утечки подобраться невозможно. Изнутри ее локализовать тоже очень сложно, потому что там по стенкам очень много оборудования. При этом трещина там как минимум не одна. Там начала сыпаться вся силовая конструкция этой камеры.

Космонавты-вредители. Кто продырявил “Союз”?

Что будет дальше? Какие есть варианты решения проблемы?

Вадим Лукашевич:

– В феврале к “Звезде” должен будет пристыковаться “Прогресс”. Самый радикальный способ – это сейчас задраить переходную камеру и потерять доступ к стыковочному узлу, а открыть ее только тогда, когда придет “Прогресс”. Согласно расчетам, при таком варианте к февралю давление в камере упадет до 200 мм ртутного столба – это почти в 4 раза меньше давления, которое поддерживается в остальных помещениях станции. Но поскольку разгрузка “Прогресса” занимает достаточно мало времени, а после открытия камеры в феврале в нее попадет воздух из остальных отсеков, можно успеть все сделать, а потом снова пытаться устранить утечку – с помощью прибора, который этот “Прогресс” привезет, с помощью каких-то новых американских герметиков и так далее. Если это не поможет и переходную камеру придется герметично закрыть “навсегда”, это будет довольно критично: во-первых, “Прогрессы” могут передавать топливо на “Звезду” только через этот узел, и тогда, чтобы дозаправить “Звезду”, “Прогрессам” придется летать на МКС наполовину пустыми, только с топливом – потому что грузы через переходную камеру вынести с него уже будет нельзя. Ну и вообще терять целый узел – это как если заколотить парадную дверь в собственном доме.

Какой расчетный срок службы у МКС и когда он истекает?

Александр Хохлов:

– Изначально станция планировалась примерно до 2020 года. Сейчас она должна бы была уже прекратить свое существование. Партнеры России по МКС продляют этот срок каждые 4 года, смотря на состояние станции. Скоро начнется решение вопроса о продлении срока работы МКС с 2024 до 2028 года. Надо еще вспомнить, что само строительство станции сильно задержалось из-за гибели шаттла “Колумбия” в 2003 году, то есть она была введена в срок позже, чем планировалось. Теперь американцы заказали новые грузовые и пилотируемые корабли, станция более-менее в хорошем состоянии, и прекращать ее существование сейчас было бы странно. Сейчас называется предельный срок эксплуатации МКС до 2028 или даже до 2030 года. Станция “Мир” была вообще рассчитана на 5 лет эксплуатации, а пролетала все 15, причем могла бы проработать еще дольше, если бы были деньги на замену выходящего из строя оборудования. Руководитель полета российского сегмента МКС и первый заместитель генерального директора ракетно-космической корпорации “Энергия” Владимир Соловьев на ноябрьском заседании Совета по космосу РАН сказал, что прогнозирует отказы на российском сегменте МКС и считает, что для продления срока работы российского сегмента до того же максимума, до которого планируют продлевать свои сроки американцы, потребуется очень большое финансирование на ремонтные работы. Наши модули старые, они проработали дольше, чем на станции “Мир”, там было 15 лет, а здесь “Звезда” работает уже 20, а “Заря” – 22 года.

Вадим Лукашевич:

– Я сомневаюсь, что МКС удастся дотянуть до 2030 года. Последние годы российские космонавты занимаются практически только ремонтом, на науку просто не остается времени. Запуск орбитального комплекса “Наука” перенесли с апреля 2021 года на июль. Какая, к черту, наука – там уже обшивка трещит. Ситуация пока не критичная, но уверенно идет в сторону критичной. Это продвижение сейчас можно только замедлить, но нельзя повернуть вспять или законсервировать. Мы латаем дыры, так и не приступив к научным экспериментам на борту МКС. Американцы всю свою науку, которую можно было сделать на станции, уже давно сделали. Какие-то эксперименты проводятся, но это мизер по сравнению с тем, что делается в американском сегменте, у нас 60 экспериментов, у них 1400–1600. Мы летаем не ради науки, а ради самих полетов. Эта ситуация с утечкой может потянуть за собой снижение срока эксплуатации всей станции, хотя Россия говорит, что может отстыковать свой сегмент от МКС и что-то с ним сделать. Но что? Весь российский сегмент, по сути, это функционально-грузовой блок “Заря”, который запустили первым, и “Звезда” – это жилой блок, где космонавты обитают большую часть времени. Поэтому американцы тоже очень обеспокоены этой утечкой: МКС – это единый организм, и проблемы в каком-то одном месте – это проблемы для всей станции.