Сход с орбиты орбитальной станции. Кинофильм «Гравитация».

Поломки оборудования на МКС в крайнее время напомнили, что МКС, в главном, «старушка». 20 лет удачной непрерывной работы на орбите обеспечило неизменное присутствие людей в мироздании — это достижение и фуррор интернационального проекта. Но неважно какая техника имеет собственный «срок жизни» и для МКС он издавна перевалил за половину. МКС представляет собой детально проработанный и управляемый проект. Есть разработанные сценарии «конца МКС» — управляемый либо аварийный сход с орбиты.

Информация из отчета NASA Office of Inspector General IG-18-021 33 по сценариям сведения МКС с орбиты.

Вывод из эксплуатации и сход с орбиты

В конце работы МКС НАСА будет нужно свести станцию с орбиты по истечении срока ее полезного использования (штатный сход с орбиты) либо ранее в случае чрезвычайной ситуации (неожиданный сход с орбиты). В эталоне сход с орбиты будет происходить методом контролируемого разрушительного входа в атмосферу Земли. До начала процедуры спуска с орбиты весь экипаж на борту МКС должен возвратиться на Землю, а спуск с орбиты производиться компьютерными системами, управляемыми Центром управления полетами в Москве (59). Во время спуска через атмосферу Земли МКС сгорает, разрушается на фрагменты и испаряется. По оценкам НАСА, 16 процентов МКС, возможно, переживут термо перегрузки при входе в атмосферу и свалятся на Землю. Общий вес обломков составит от 53 500 до 173 250 фунтов (от 17 до 57 тонн).

Штатный сход с орбиты

По оценкам НАСА, управляемый сход либо штатный спуск МКС с орбиты займет до 2 лет и будет стоить около 950 миллионов баксов. Управляемый сход будет обеспечен за счет использования большего количества горючего, чем употребляется при обыденных операциях, для позиционирования галлактического комплекса перед входом в атмосферу по крутой линии движения схода, чтоб ограничить поле разброса обломков. В случае фуррора станция войдет в атмосферу в точке с четкой широтой и долготой, чтоб след обломков прошел над необитаемым регионом, желательно в океане. Все планы НАСА контролируемого схода с орбиты МКС требуют, чтоб станция могла надзирать свое положение при помощи движков. Как начнется последовательность включений движков, маневр схода с орбиты будет полагаться на программное обеспечение, которое автоматом управляет работой двигательной установки и процедурами перекачки горючего. Цель агентства ограничить область падения обломков при спуске с орбиты всего мусора от МКС — зона падения обломков до 6 000 км либо меньше в необитаемом районе южной части Тихого океана (см. набросок 12). Предполагается, что негативное действие на окружающую среду будет маленьким, потому что любые ядовитые воды либо материалы сгорят во время разрушения в атмосфере. Но некие фрагменты могут владеть достаточной кинетической энергией, чтоб нанести вред людям и строениям, включая корабли.

Набросок 12: Номинальное поле обломков при спуске с орбиты МКС.Source: NASA.

Иллюстрация в высочайшем разрешении.

Беря во внимание технические и эксплуатационные трудности, связанные со спуском с орбиты наикрупнейшго искусственного сооружения, когда-либо построенного в мироздании, НАСА не выполнило нужных всех задач для выполнения штатного схода станции с орбиты. Опосля окончания работы над МКС в 2011 году Консультативная группа по аэрокосмической сохранности показывает, что требуется «предрешенный сход» — неопасный спуск МКС с орбиты в некий момент в дальнейшем и, что ни у НАСА, ни у его интернациональных партнеров нет всеобъятного плана как это создать (60). В январе 2017 года НАСА окончило разработку проекта плана для проработке разных сценариев штатного и неожиданного спуска с орбиты; но этот план еще не доработан и ждет рассмотрения Роскосмосом. Тем временем инженеры НАСА продолжают работать над техническими деталями разных сценариев спуска с орбиты, включая:

    — Анализ управления ориентацией Станции, чтоб найти, сколько горючего следует зарезервировать для операций по спуску с орбиты.
    — Исследование для проверки того, сумеют ли датчики МКС буквально определять высоту МКС во время схода с орбиты.
    — Окончательная оценка, чтоб найти, сколько горючего будет нужно МКС для крайней серии маневров спуска с орбиты.
    — Оценка живучести МКС при разгерметизации для определения того, какие системы должны оставаться работоспособными для выполнения неопасного спуска с орбиты.
    — Процедуры управления полетом, которые определяют, как НАСА будет вести взаимодействие с Россией во время схода с орбиты.
    — Анализ ударов MMOD (микрометеороиды и орбитальный мусор), которые могут сбить станцию с запланированной высоты, чтоб найти, сколько горючего нужно сохранить, чтоб вернуть контроль над ориентацией.

Мы также отмечаем, что Конгресс поручил Агентству в Законе о разрешении перехода НАСА от 2017 года найти нужные деяния и оценить издержки на сход МКС с орбиты опосля того, как истечет срок ее службы. Но в отчете о ISS, размещенном в марте 2018 года, эти трудности не рассматривались.

Неожиданный сход с орбиты

В случае аварийной ситуации НАСА не имеет способности обеспечить штатный сход МКС с орбиты из-за мощного удара MMOD либо остальных экстремальных событий. Представители НАСА проинформировали нас, что критический спуск МКС с орбиты займет около 6 месяцев и будет применять все горючее, находящееся на борту МКС и с всех тс посещения. Если это будет может быть, запланированный профиль входа в атмосферу будет аналогичен профилю управляемого маневра схода с орбиты. В то время как в почти всех форсмажорных ситуациях размер и форма пятна обломков станции остается таковой же, как при контролируемом спуске с орбиты, трагические взрывы на борту МКС либо столкновения могут привести к значительному рассеянию компонент МКС перед входом в атмосферу, что приведет к распространению падающих обломков на огромную площадь, может быть, включая населенную местность. В целях планирования НАСА работает со своими международными партнерами над исследованием областей полей обломков от 6 000 до 12 000 км, что приблизительно равно расстоянию от Анкориджа, Аляска, до Орландо, Флорида; либо из Лос-Анджелеса, Калифорния, до Сиднея, Австралия.

В рамках собственного аварийного планирования НАСА оценило главные аномалии МКС, которые могут привести к эвакуации экипажа МКС, и оценило среднюю возможность 3-х главных неожиданных событий в течение 6-месячного периода: удар MMOD, вызывающий разгерметизацию (1 к 120), пожар ( 1 к 46 000) либо ядовитый выброс аммиака (1 к 5,6 миллиона). В случае значимого удара MMOD инженеры НАСА подразумевают высшую возможность необратимой разгерметизации станции. В этом сценарии МКС нужно будет неопасно свести с орбиты в кратчайшие сроки, так как почти все из систем авионики, нужных для схода с орбиты Станции, размещены в находящемся герметичном русском секторе и, по оценкам, будут оставаться в рабочем состоянии лишь приблизительно 180 дней опосля неожиданной разгерметизации. По сиим и остальным причинам ожидается, что весь экипаж эвакуируется с МКС сходу опосля хоть какого удара MMOD.

В течение пары лет НАСА разрабатывало конфигурации программного и аппаратного обеспечения, нужные для обеспечения способности управляемого спуска станции с орбиты; но в истинное время Агентство не имеет способности обеспечить мотивированной спуск МКС с орбиты в конкретное неопасное пространство в случае появления аварийной ситуации. Не считая того, для снятия с орбиты МКС в течение 180 дней в аварийном сценарии, возможно, будет нужно больше горючего, чем МКС в истинное время способна вместить. Это востребует внести конфигурации в возможность стыковки нескольких русских кораблей «Прогресс» с МКС в критериях вакуума (разгерметизации) (61). МКС была построена с расчетом на низкую возможность падения орбитального мусора на населенные пункты для защиты тех, кто находится на Земле. С того времени международные нормы и договоры сделали таковой подход неприемлемым. В истинное время работа НАСА по спуску с орбиты состоит из серии анализов, обновлений программного обеспечения и операционных процедур. Но до того времени, пока не будут завершены нужные адаптации оборудования станции, МКС остается уязвимой к досрочному слету с орбиты в случае непоправимой аварийной ситуации, требующей критической эвакуации экипажа. Пока эти деяния не будут завершены, возможность неопасного схода с орбиты МКС в случае аварийной ситуации остается под вопросцем.

Посреди оставшихся причин, которые нужно проработать:

    — Модификации оборудования станции для соответствия требованиям стыковки нескольких кораблей «Прогресс» в вакууме.
    — Обновление программного обеспечения, дозволяющие сразу запускать несколько движков на «Прогресс» и Service Module для окончательного спуска с орбиты.
    — Окончание анализа и разработки обновлений программного обеспечения и процедур реконфигурации Functional Cargo Block, принадлежащего США и используемого в Рф.
    — Окончание текущей работы по разработке плана спуска с орбиты МКС, включая определение издержек на горючее для управления ориентацией на малых высотах, так как для спуска МКС в течение 180 дней в аварийном сценарии, возможно, будет нужно больше горючего, чем МКС в истинное время способна вместить до внесения конфигураций которые дают возможность стыковки нескольких кораблей «Прогресс».
    — Окончание текущих работ по обеспечению автоматического выполнения перекачки горючего.

Не считая того, НАСА показывает на то, что потребности в доставке горючего для МКС могут превысить запланированный в истинное время график доставки русских кораблей «Прогресс», начиная с конца 2021 года. Без кандидатуры НАСА рискует получить недостающее количество горючего для обеспечения контролируемого схода с орбиты станции в случае сбоя при последней необходимости.

57. В итоге атмосферного сопротивления Станция повсевременно замедляется, и нужно временами увеличивать ее орбиту для поддержания номинальной высоты.

58. По оценкам НАСА, начиная с конца 2021 года, потребности в доставке горючего для МКС могут превысить способности доставки русских кораблей «Прогресс». В итоге НАСА изучает возможность использования аппарата Cygnus Orbital ATK для обеспечения способности корректировки орбиты с демонстрацией на МКС уже в июле 2018 года.

59. Центр управления полетами в Москве управляет русским сектором МКС, на котором расположены почти все двигательные и управляющие системы станции, нужные для схода с орбиты.

60. Консультативная группа по аэрокосмической сохранности была учреждена в согласовании с разделом 6 Закона о разрешении Государственного управления по аэронавтике и исследованию галлактического места 1968 года с поправками (51 U.S.C. § 31101). Группа дает советы и советы админу НАСА по вопросцам, связанным с сохранностью.

61. Определение «в вакууме» относится к хоть какому модулю МКС, давление которого так низкое, что экипаж обязан эвакуироваться с МКС либо больше не может делать процедуры, нужные для управления либо стыковки корабля «Прогресс».

Из этого документа становится понятно:

    — Управляемый сход МКС с орбиты неизбежен. Дата не определена.
    — Проведение процедуры управляемого схода обойдется в млрд баксов США.
    — Процедура схода с орбиты будет долгим действием. 2 года при штатном сходе либо до 6 месяцев по аварийному сценарию.
    — Главные операции по слету с орбиты должны создать корабли «Прогресс» и двигательная установка русского сектора.
    — Возможность трагедии МКС от удара «мусора» оказалась нежданно высочайшей (1 к 120).
    — Стали понятны операции грузового корабля Cygnus по корректировки орбиты МКС. Отработка вероятной «помощи» «Прогрессам» при сходе МКС.

Подробнее на habr.com

Добавить комментарий