Międzynarodowa Stacja Kosmiczna. Starzejąca się 400-tonówka
"W niektórych miejscach na module Zaria znaleziono powierzchowne pęknięcia", powiedział cytowany przez agencję Reuters Władimir Sołowiow, główny inżynier rosyjskiej korporacji kosmicznej Energia. "To sugeruje, że szczeliny zaczną się z czasem rozprzestrzeniać". Moduł Zaria, nazywany również Funkcjonalnym Blokiem Ładunkowym, był pierwszym komponentem Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, jaki kiedykolwiek wystrzelono. Trafił on bowiem na orbitę 20 listopada 1998 roku.
Doniesienia o problemach stacji, nie tylko z powodu pęknięć, stają się regularnym punktem serwisów informacyjnych. np. rosyjska agencja kosmiczna Roskosmos poinformowała kilka miesięcy temu, że poziom ciśnienia w module serwisowym stacji Zwiezda spada z powodu wycieku powietrza. Tym razem nie chodziło o dziurę w stacji. Zarówno Roskosmos, jak i NASA utrzymywały, że stacjonującym załogom nigdy nie groziło żadne niebezpieczeństwo.
Tak czy inaczej, coraz częściej spotkać można opinie, że po ponad 20 latach użytkowania (1), na ISS zaczynają się kumulować związane z wiekiem problemy techniczne, które jak dotąd nie stanowiły jeszcze żadnego znaczącego zagrożenia dla stacjonującej tam załogi, jednak to może się zmienić w ciągu kilku lat. Sołowiow mówił o możliwości wystąpienia na stacji "lawiny awarii" do 2025 roku (do tego roku Rosjanie planują zaangażowanie w ISS).
Deorbitacja? Tylko jak ją przeprowadzić
Do pęknięć i awarii dochodzą, a także są ich konsekwencją, konflikty i wzajemne oskarżenia partnerów budujących i zarządzających Stacją. Głównie między przedstawicielami NASA a Rosjanami. Ogromną falę kontrowersji wywołały problemy techniczne rosyjskiego modułu Nauka, który we wrześniu 2021 miał zadokować do stacji. Najpierw miał ogromne trudności z dotarciem do ISS, a potem, po pełnym dramatycznych wydarzeń dokowaniu, nieoczekiwanie uruchomił silniki, jakby miał się oddalić od stacji, z którą był już połączony. Przyczyną, jak się okazało, był błędny kod w oprogramowaniu. Wskutek awarii utracono kontrolę nad orientacją Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, która obróciła się o około 540°. W celu zatrzymania obrotu uruchomiono silniki modułu Zwiezda i statku Progress. Silniki Nauki wyłączyły się po 15 minutach i stacja powróciła do właściwej orientacji.
Jakiś czas potem na ISS testowano silniki Sojuza MS-18. I doszło do powtórki z cumowania Nauki - silniki nie chciały się wyłączyć i spowodowały, że ISS znów zmieniła orientację. W końcu silniki wyłączyły się, ale pojawiły się informacje wskazujące na to, że "osiągnęły limit zużycia paliwa". Były obawy, czy zaplanowany powrót kapsuły MS-18 z Olegiem Nowickim, kończącym swój sześciomiesięczny pobyt na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, i dwuosobowej ekipy filmowej z aktorką Julią Peresild i reżyserem Klimem Szypienko w składzie, będzie możliwy. Ostatecznie pod koniec października 2021 udało im się wrócić bezpiecznie na Ziemię.
Według oficjalnie obowiązującej wersji, loty załogowe i zaopatrzeniowe na stację będą kontynuowane co najmniej do 2024 roku. To oznacza także dostawy paliwa potrzebnego do utrzymania jej na orbicie, bez którego zaczęłaby obniżać pułap, schodząc w końcu spiralnie do atmosfery i rozbijając się o Ziemię. Według pisma NASA przesłanego do serwisu Space.com, w sensie technicznym loty na stację będą możliwe nawet do 2028. "Dodatkowo nasze analizy nie zidentyfikowały żadnych problemów, które uniemożliwiłyby nam przedłużenie działania ISS poza 2028 rok, jeśli zajdzie taka potrzeba", czytamy w stanowisku Agencji.
Perspektywy zakończenia jej działalności nie są więc tak oczywiste. Oczywiste nie jest też, jak ewentualnie zostanie przeprowadzona jej bezpieczna deorbitacja. Panel Doradczy Bezpieczeństwa Lotów Kosmicznych NASA od co najmniej dekady zgłasza swoje obawy co do sposobu, w jaki zakończy się działalność ISS. Wątpliwości te zaczęły się od wycofania przez USA promów kosmicznych, które wcześniej były kluczowym elementem dalekosiężnego planu sprowadzenia stacji z orbity i bezpiecznego wprowadzenia do atmosfery ziemskiej.
We wspomnianym piśmie NASA do Space.com jest mowa o deorbitacji ISS, gdy w końcu zostanie wycofana z użytku. Zapewnia się w nim, że partnerzy "intensywnie pracują" nad rozwiązaniem tej kwestii. Jednak żadne szczegóły ewentualnego planu nie są ujawniane.
Ważąca około 400 ton stacja kosmiczna jest zdecydowanie najcięższym obiektem stworzonym przez człowieka, który kiedykolwiek okrążał Ziemię. Im większy obiekt, tym mniejsze prawdopodobieństwo, że atmosfera będzie w stanie całkowicie go spalić.
A ponieważ stacja kosmiczna ma daleko wysunięte baterie słoneczne, jest podatna na obracanie się poza kontrolą. W wypadku niekontrolowanej rotacji możliwości kontrolowania trajektorii schodzenia byłyby znacznie ograniczone.
Starannie zaplanowane w czasie uderzenia spowodowałyby obniżenie wysokości stacji w określonym punkcie jej orbity, dzięki czemu wejście w atmosferę byłoby bardziej przewidywalne i pozwoliłoby na skierowanie odłamków stacji na rozległy teren słabo zaludnionego południowego Pacyfiku. Reszta zależy od niszczycielskiej siły ziemskiej atmosfery. Strategia ta, co nie jest zaskakujące, wiąże się z ryzykiem. Jeśli coś zakłóci harmonogram odpaleń silników kierujących, to przewidywalność się skończy.
Dlatego scenariusz deorbitacji musi przewidywać także reakcje na wydarzenia nieprzewidywalne, w tym też działania zabezpieczające na Ziemi.
Co ciekawe, spodziewane wyzwania związane z operacją zejścia z orbity ISS wpłynęły również na projekty jej następczyń. Jest ich sporo, o czym poniżej. Najciekawsze są oczywiście te komercyjne. Na przykład teksańska firma Axiom Space, która ma w planie stworzyć własną, swobodnie latającą placówkę orbitalną, wyciągnęła wnioski ze skomplikowanych losów ISS i już na etapie projektowania swojej "stacji" stara się zaplanować zakończenie jej działalności.
W planie firmy jest zbudowanie konstrukcji na zasadzie "prawdziwej modułowości", rozumianej radykalniej niż w przypadku Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, z możliwością łatwego usuwania i wymiany segmentów, co daje pełną elastyczność w konstruowaniu i dekonstruowaniu obiektu. "Każdy moduł będzie zaprojektowany z własnym systemem kierowania, nawigacją i kontrolą, własnym potencjałem napędowym. Mogą więc latać samodzielnie, a następnie, gdy zajdzie taka potrzeba, mogą się oddzielić i samodzielnie powrócić przez ziemską atmosferę", czytamy w opisie rozwiązania.
Projekty chińskie i biznesowe
Rosjanie ogłosili niedawno plany wycofania się z jej używania do 2025 roku. W planach mają natomiast korzystanie z chińskiej stacji kosmicznej zwanej Tiangong (2), której pierwsze elementy trafiły na orbitę okołoziemską w kwietniu 2021 roku.
We wrześniu przedstawiciele amerykańskiego Kongresu podczas przesłuchania w jednej z podkomisji zadali szereg pytań na temat planów NASA dotyczących orbitalnych lotów kosmicznych po rezygnacji z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.
Międzynarodowi partnerzy są obecnie zobowiązani do obsługi orbitującego laboratorium do 2024 roku. NASA, jak wspominaliśmy, twierdzi, iż obiekt jest bezpieczny do użytku co najmniej do 2028 roku, a administrator amerykańskiej agencji kosmicznej Bill Nelson popiera utrzymanie stacji do 2030 roku.
Niektórzy obawiają się jednak, że przesuwanie funkcjonowania stacji poza przewidziany w projekcie okres eksploatacji grozi katastrofą, zwłaszcza że seria wspominanych incydentów pokazuje, jak bardzo obiekt się starzeje. Jednakże NASA od dawna utrzymuje, że dostęp do niskiej orbity okołoziemskiej jest niezbędny dla operacji Agencji, niezależnie od tego, jak długo będzie działała sama Międzynarodowa Stacja Kosmiczna.
Orbitalna obecność zapewnia Agencji środowisko, w którym można testować technologie i procedury dla załogowych misji do bardziej odległych miejsc oraz oceniać zagrożenia dla zdrowia astronautów podczas takich misji. ISS spełnia te wymogi, ale jest kosztowna - pochłania 3 do 4 miliardów dolarów każdego roku. Gdyby NASA wsparła nowe, komercyjne placówki, korzystając z ich możliwości dla swoich wyżej wymienionych potrzeb, mogłaby zdaniem krytyków dalszego istnienia ISS, około miliard rocznie.
Komercyjne alternatywy dla ISS, na których według tych planów NASA miałaby prowadzić potrzebną jej działalność, mają oczywiście także swoje czysto komercyjne cele, w tym obsługę turystyki kosmicznej i orbitalne hotelarstwo.
Jednym z nowszych projektów tego typu jest koncepcja Blue Origin, firmy Jeffa Bezosa, która wraz z Sierra Space, Boeingiem i innymi firmami chce zbudować placówkę, która mogłaby pomóc zastąpić Międzynarodową Stację Kosmiczną. Ich konstrukcja, nazwana Orbital Reef (3), istnieje na razie tylko w postaci cyfrowych animacji i rysunków, ale konsorcjanci przekonują, że może zostać z powodzeniem zbudowana do końca dekady.
Sierra Space wniesie swój habitat LIFE, nadmuchiwany moduł, który wystrzeliwuje się w kosmos w skompresowanej formie, a następnie rozkłada się w kapsułę pokrytą grubą tkaniną. Warto dodać, że firma ta pracuje również nad samolotem kosmicznym Dream Chaser, który, jeśli powstanie, może posłużyć do transportu astronautów na orbitę. Być może jednak najpierw będzie to bardziej konwencjonalna kapsuła pasażerska Boeinga Starliner.
Oprócz wspomnianego już projektu Axiom Space, która jednak najpierw chciałaby się przyłączyć do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, powiedzieć wypada również o komercyjnym projekcie stacji orbitalnie o nazwie Starlab, w który zaangażowane są firmy Lockheed Martin i Nanoracks.
Pomysł korzystania przez NASA i generalnie naukę z przyszłych komercyjnych stacji jest jednak przez wielu krytykowany. W USA zwraca się uwagę, że oznaczałoby to ostateczne pozbycie się przez państwową agencję kompetencji obsługi transportu w zakresie niskich orbit okołoziemskich, co na dłuższą metę może NASA zmarginalizować w podboju kosmosu.
Mirosław Usidus
