Техно

Подожгут ли американцы МКС

Для чего NASA собирается устроить большой космический пожар и к чему это может привести

Татьяна Громова

Фото: tsn.ua

Сегодня рано утром с космодрома на мысе Канаверал стартовала к МКС ракета-носитель Atlas V с частным транспортным грузовым кораблем Cygnus. Это штатный, пятый по счету, полет Cygnus к Международной космической станции: он доставит на орбиту более 3,5 тонн груза, включая провиант, предметы первой необходимости и материалы для научных экспериментов. Среди наиболее ценного оборудования: устройство Meteor для изучения химического состава метеоров, 20 нано-спутников, 3D-принтер второго поколения и инструмент для определения химического состава метеоритов, проникающих в земную атмосферу. Для прохождения тестов также доставят скафандр для будущих выходов в открытый космос и цилиндры с воздухом для дозаправки системы воздухоснабжения станции.  Планируется, что корабль пристыкуется к МКС 26 марта и останется там на два месяца.

Ракету Antares и корабль Cygnus построили инженеры компании Orbital ATK, а носитель Atlas V- специалисты ULA, совместного предприятия Boeing и Lockheed Martin. Сейчас грузы на МКС доставляют всего четыре корабля: российские "Прогрессы", японский HTV, а также американские Dragon и Cygnus. Dragon пока является единственным кораблем, который способен возвращать грузы с орбиты на Землю. Как Cygnus, так и Dragon разработаны при поддержке и с помощью начальных инвестиций Американского космического агентства NASA в рамках проекта COTS, нацеленного на развитие частной космической промышленности Америки для доставки грузов на МКС. США полностью потеряли способность отправлять людей и необходимое оборудование к станции, когда шаттлы NASA вывели из обращения в 2011 году. Три года назад частные компании Orbital ATK и SpaceX получили контракты с Американским космическим агентством стоимостью более $3 миллиардов на строительство национальных космических грузовиков. Реализация программы COTS имеет принципиальное значение для Америки, поскольку обеспечивает независимый доступ на околоземную орбиту.

Первоначально старт Cygnus планировался на 10 марта, но запуск отложили: в процессе предполетной проверки в одной из упаковок с вещами и продовольствием для экипажа была обнаружена черная плесень. Специалистам пришлось проводить дополнительный осмотр и дезинфекцию всех грузов, приготовленных к отправке на станцию.

Фото: akatech.ru

Уникальность нынешнего полета Cygnus состоит в том, что при возвращении грузовика на Землю на самом корабле - еще до того, как он сгорит в плотных слоях атмосферы, - будет устроен пожар. Такой эксперимент проведут в рамках специальной программы NASA - Saffire (Spacecraft Fire Experiment). По словам менеджера этого проекта Гарри Рафа, реальный огонь в космосе поможет изучить особенности распространения пламени в условиях микрогравитации и усовершенствовать противопожарную защиту в ходе следующих космических миссий. Это первый в истории космоса эксперимент в таком роде. Пожар начнется после отстыковки грузовика от станции. Экипаж МКС загрузит в корабль более 1,3 тонны отработанных материалов и мусора, а затем, когда Cygnus отойдет на безопасное расстояние, специалисты инициируют возгорание на его борту. Грузовик отделится от МКС в мае, перед повторным разрушительным входом в атмосферу.

В процессе реализации Saffire-I огонь будет распространяться в пределах специальной камеры. В Cygnus размещен особый модуль для разведения огня из двух зон. Первая покрыта материалом из хлопка и стекловолокна размером 40,6 на 93,9 см, в другой находится  камера высокой четкости и приборы для обработки сигналов, поступающих из горящего отсека. Кода корабль отстыкуется от МКС, специальные датчики подожгут в камере ткань и стекловолокно.

Фото: petrimazepa.com

Такое масштабное возгорание корабля произойдет впервые. До того, в 1992 году в экспериментальном модуле космического корабля Space Shattle и в 1996 году на МКС специалисты NASA жгли обычные свечи в изолированных малых камерах при разных давлениях и разном содержании кислорода. В ходе исследований выяснилось, что пламя ведет себя в космосе совсем не так, как на Земле. В частности, из-за отсутствия силы тяжести оно имеет не вытянутую, а шарообразную форму - огонь растекается равномерно от фитиля во все стороны. Кроме того, в отличие от земного, космическое пламя  имеет не желтый, а голубоватый цвет и более низкую температуру. Само же горение длится недолго: свеча сгорает за долю секунды.

И вот после серии таких мини экспериментов NASA решилось на более масштабный проект. Пожар на Cygnus позволит понять, как огонь распространяется в невесомости и чем это угрожает членам экипажа. На базе полученной информации можно будет разработать эффективные меры пожарной безопасности для будущих космических аппаратов, определить способы обнаружения пожара, их тушение и защиту для космонавтов, которым  предстоит сражаться с пламенем. Проводя эксперименты с огнем в невесомости, необходимо сделать так, чтобы не уничтожить пилотируемый корабль. Предстоящая миссия Saffire-I позволит оценить скорость распространения огня при больших пожарах.

Полученные на базе Saffire технологии будут использоваться для организация пожарной безопасности на космических геологоразведочных транспортных средствах и обитаемых станциях. По сути, серия испытаний позволит полностью изучить процесс распространение огня в невесомости, проследить, как возникает пожар, как быстро он распространяется и сколько он должен продолжаться, чтобы добраться до уровня, где пламя может представлять серьезную угрозу экипажу.

Всего до конца этого года специалисты NASA намеревается провести три пожара на трех полетах Cygnus. На Saffire-I и Saffire-III планируется использовать точечные образцы из стекловолокна 40х94 см, что позволит наблюдать возгорание и распространение большого огня. Saffire-II намечен на конец июня. Тогда последовательно подожгут девять небольших хлопчатобумажных образцов размером 5х25 см при максимальной концентрации кислорода.

Во время проведения экспериментов приборы зафиксируют уровень кислорода, углекислого газа, температуру и давление в камере. Две видеокамеры обеспечат съемку всего процесса. Грузовик Cygnus останется на орбите в течение семи дней, чтобы отправить все данные на Землю. После этого аппарат сгорит в плотных слоях земной атмосферы.

Фото: NASA

Представители Американского космического агентства уверяют, что эксперименты в рамках Saffire не представляют никакой опасности для МКС и экипажа станции. Хотя, теоретически не исключена возможность, что система даст сбой, пожар вырвется из модуля наружу и это приведет ко взрыву беспилотного корабля. В этом случае, как считают специалисты, произойдет лишь короткая яркая вспышка - как было ранее установлено, космический вакуум долго не поддерживает горения. Однако продукты горения, оставшиеся от взрыва, сформируют на орбите небольшое облако, которое может сохраняться в течение нескольких дней. При горении в условиях низких температур и невесомости выделяются высокотоксичные вещества - угарный газ и формальдегид. Если через это облако впоследствии пролетит либо МКС, либо космический аппарат с солнечными батареями, то они покроются слоем копоти, что, безусловно, усложнит их эксплуатацию и проведение предстоящих исследований.