Blog

SpaceX buduje zmodernizowaną wersję swojego statku transportowego Dragon, który ma wyprowadzić Międzynarodową Stację Kosmiczną z orbity w celu kontrolowanego powrotu i rozpadu nad niezamieszkanym odcinkiem oceanu, gdy laboratorium ostatecznie przejdzie na emeryturę w 2030 roku, poinformowali w środę przedstawiciele NASA i firmy.

Pojazd deorbitacyjny ISS, czyli DV, będzie specjalnie zaprojektowanym, jedynym w swoim rodzaju statkiem kosmicznym, którego zadaniem będzie zapewnienie, że stacja kosmiczna ponownie wejdzie w atmosferę w odpowiednim miejscu i we właściwej orientacji. Dzięki temu wszelkie szczątki, które przetrwają 3000-stopniowe ciepło towarzyszące powrotowi, bez szwanku rozbiją się w morzu.

Pod koniec czerwca NASA przyznała SpaceX kontrakt o wartości do 843 milionów dolarów na budowę pojazdu deorbitacyjnego, który będzie własnością agencji kosmicznej i będzie przez nią obsługiwany. Nie wybrano jeszcze rakiety o dużym udźwigu potrzebnej do jej wystrzelenia, ale administrator NASA Bill Nelson zwrócił się do Kongresu o łączną kwotę około 1,5 miliarda dolarów na przeprowadzenie całej operacji deorbitacyjnej.

I nie jest to trywialna sprawa. Długa oś stacji kosmicznej, złożona z wielu modułów ciśnieniowych, w których mieszkają i pracują załogi, ma długość 218 stóp. Kratownica zasilająca i chłodząca panele słoneczne laboratorium, zamontowana pod kątem prostym do długiej osi, rozciąga się na 310 stóp od końca do końca, czyli dłużej niż boisko do futbolu amerykańskiego.

Cały kompleks laboratoryjny waży łącznie 925 000 funtów i porusza się w przestrzeni kosmicznej z prędkością ok. 17 100 mil na godzinę, czyli 84 boisk futbolowych na sekundę.

Aby ostrożnie obniżyć wysokość w celu kontrolowanego wejścia w atmosferę, DV będzie zabierał na pokład około 35 000 funtów paliwa, które zasili 46 silników rakietowych Draco, z których 30 zostanie zamontowanych w przedłużonej sekcji kadłuba, co umożliwi wykonanie większości manewrów deorbitacyjnych.

„Kiedy podejmiemy decyzję o deorbitacji stacji, wystrzelimy amerykański DV około półtora roku przed ostatecznym wejściem w atmosferę” – powiedziała Dana Weigel, kierowniczka programu ISS w Johnson Space Center.

„Zacumujemy go do portu dziobowego, przeprowadzimy serię kontroli, a gdy już będziemy przekonani, że wszystko wygląda zdrowo i jesteśmy gotowi, pozwolimy ISS zacząć dryfować w dół”.

Ostatnia załoga stacji kosmicznej pozostanie na pokładzie, dopóki okresowe odpalanie silników i stale rosnący „opór” w skrajnie górnej atmosferze nie obniżą laboratorium do wysokości około 205 mil. Ten kamień milowy zostanie osiągnięty około sześciu miesięcy przed ostateczną procedurą powrotu.

Gdy ISS, wówczas bez załogi, osiągnie wysokość około 140 mil, DV „wykona serię odpaleń, aby przygotować nas do ostatecznego deorbitu” – powiedział Weigel. „A potem, cztery dni później, wykona ostatnie odpalenie przed ponownym wejściem w atmosferę”.

Duże, ale stosunkowo nietrwałe panele słoneczne stacji kosmicznej oderwą się i spalą jako pierwsze, podobnie jak anteny, panele grzewcze i inne elementy.

Bardziej masywne komponenty — moduły i ogromna kratownica energetyczna laboratorium — również rozpadną się podczas piekielnego zjazdu z dużą prędkością, ale oczekuje się, że kawałki wielkości małego samochodu przetrwają aż do wodowania w oceanie wzdłuż wąskiego, 1200-milowego „śladu”.

Odległe rejony południowego Oceanu Spokojnego oferują niezamieszkane strefy wodowania, choć ostateczny cel nie został jeszcze określony.

Aby osiągnąć precyzyjnie wyznaczony cel, „pojazd deorbitacyjny będzie potrzebował sześciokrotnie więcej użytecznego paliwa i trzy do czterech razy więcej energii i zasobów niż dzisiejsze statki kosmiczne Dragon” — powiedziała Sarah Walker, starsza menedżerka w SpaceX.

„Potrzebuje wystarczającej ilości paliwa na pokładzie nie tylko do ukończenia głównej misji, ale także do działania na orbicie we współpracy ze stacją kosmiczną przez około 18 miesięcy. Następnie, we właściwym czasie, wykona złożoną serię działań w ciągu kilku dni, aby zdeorbitować Międzynarodową Stację Kosmiczną”.

Potrzebny jest jakiś statek kosmiczny deorbitacyjny, ponieważ nawet na obecnej wysokości stacji kosmicznej 260 mil, nadal istnieją śladowe ilości atmosfery. Gdy stacja przelatuje przez ten rzadki materiał z prędkością prawie 5 mil na sekundę, zderzenia z tymi cząsteczkami działają, aby co jakiś czas spowolnić statek w zjawisku znanym jako opór atmosferyczny.

Przez cały okres trwania programu silniki w rosyjskich modułach lub dołączonych statkach transportowych Progress okresowo uruchamiały silniki, aby zwiększyć wysokość laboratorium w razie potrzeby, aby zrównoważyć skutki oporu. Niedawno statki transportowe Cygnus firmy Northrop Grumman dodały skromną możliwość ponownego doładowania.

Gdyby nie te starannie zaplanowane odpalenia, stacja ostatecznie rozbiłaby się samoistnie w niższych warstwach atmosfery.

Stacja przelatuje nad każdym punktem na Ziemi pomiędzy 51,6 stopniem szerokości geograficznej północnej i południowej, obejmując całą planetę od Londynu do czubka Ameryki Południowej. W przypadku niekontrolowanego powrotu, szczątki stacji, które przetrwały ogrzewanie przy wejściu, mogłyby uderzyć w powierzchnię w dowolnym miejscu w tym obszarze.

Chociaż prawdopodobieństwo zderzenia z ziemią na obszarze zaludnionym jest stosunkowo niewielkie, nigdy nie zdarzyło się, aby obiekt o tak dużej masie jak stacja kosmiczna ponownie wszedł w atmosferę i spadł na Ziemię, a NASA nie chce ryzykować.

NASA i jej partnerzy — agencje kosmiczne z Europy, Rosji, Kanady i Japonii — od początku planowali, że pod koniec swojego istnienia laboratorium zostanie celowo umieszczone w atmosferze, aby rozbić je nad niezamieszkanym odcinkiem oceanu.

Pierwotny plan zakładał użycie silników odrzutowych zainstalowanych na kilku rosyjskich statkach transportowych Progress w celu obniżenia wysokości laboratorium i wykonania ukierunkowanego lądowania na Ziemi.

„Na wczesnym etapie planowania stacji rozważaliśmy deorbitację przy użyciu trzech pojazdów Progress” — powiedział Weigel. „Ale segment Roscosmos nie został zaprojektowany do jednoczesnego kontrolowania trzech pojazdów Progress. To stanowiło pewne wyzwanie.

„A poza tym możliwości nie były tym, czego naprawdę potrzebowaliśmy w przypadku stacji o takiej wielkości. Dlatego wspólnie zgodziliśmy się, że przemysł amerykański przyjrzy się temu, co możemy zrobić po naszej stronie w kwestii deorbitacji”.

W zeszłym roku NASA szukała propozycji branżowych i odpowiedziały dwie firmy: SpaceX i Northrop Grumman. Agencja ogłosiła w zeszłym tygodniu, że SpaceX wygrało kontrakt.