Astronauten auf der ISS suchen nach der Quelle eines weiteren mysteriösen Luftlecks

Chris Cassidy sucht nach Lecks

Astronaut Chris Cassidy sucht an Bord der ISS nach Lecks. NASA/JSC





Mitten in der Nacht am Montag wurden die beiden Kosmonauten und ein Astronaut auf der Internationalen Raumstation von einem Anruf der Missionskontrolle geweckt. Ihnen wurde gesagt, dass es ein Loch in einem Modul auf der russischen Seite der Station gibt, das dafür verantwortlich ist, dass wertvolle Luft aus dem 150-Milliarden-Dollar-Raumschiff in das Vakuum des Weltraums entweicht. Sie wurden nun beauftragt, nach der genauen Stelle des Lecks zu suchen und zu sehen, ob sie es flicken könnten, da das Leck alarmierend größer geworden zu sein schien (eine fehlerhafte Messung, die später einer Temperaturänderung in der Kabine zugeschrieben wurde). Und das war eigentlich die gute Nachricht.

Die ISS beschäftigt sich seit über einem Jahr mit dem Luftleck. Das Problem, das erstmals im September 2019 entdeckt wurde, als die NASA und ihre Partner einen leichten Abfall des Luftdrucks beobachteten, hat die Besatzungen an Bord nie bedroht. Erst im August, als die Bodenmannschaften bemerkten, dass sich das Leck verschlimmerte, wurde eine Untersuchung eingeleitet, um endlich die Quelle zu finden und das Problem zu beheben.

Seitdem haben der amerikanische Astronaut Chris Cassidy und die russischen Kosmonauten Anatoly Ivanishin und Ivan Vagner mehrere Wochenenden in einem einzigen Modul verbracht, während sie die restlichen Luken der Station schließen und Messungen der Luftdruckänderungen in den anderen Modulen durchführen. Nach mehreren dieser Astronauten-Schlafpartys am Wochenende, Die Missionskontrolle stellte fest, dass der Ort des Lecks die Swesda war Modul (das die russische Seite der Station lebenserhaltend versorgt), das zum Suchtrupp von Montagnacht führt.



Die ISS verliert immer ein klein wenig Luft, und das braucht es einfach Austausch der Stickstoff- und Sauerstofftanks während regelmäßiger Nachschubmissionen. Aber die Tatsache, dass das Leck immer schlimmer wurde, würde einen schnelleren Austausch der Tanks als erwartet erfordern. Es bedeutet auch, dass das Loch, das das Leck ermöglicht, möglicherweise größer geworden ist und immer noch wachsen könnte, wenn es nicht bald behoben wird.

„Diese Lecks sind vorhersehbar“, sagte Sergei Krikalyov, der Exekutivdirektor des russischen bemannten Raumfahrtprogramms, in Fernsehkommentaren. Was jetzt passiert, ist mehr als die Standardleckage, und wenn sie längere Zeit anhält, erfordert sie natürlich zusätzliche Luftzufuhr zur Station.

Um die genaue Stelle des Lecks in Zvezda zu finden, damit es repariert werden kann, müssen Cassidy und seine Crewmitglieder einige Zeit damit verbringen, mit einem tragbaren Gerät namens an um das Modul herumzuschweben Ultraschall-Lecksucher , das Frequenzen erkennt, die vom Luftstrom ausgestrahlt werden, wenn er aus kleinen Löchern und Rissen strömt. Rauschen auf der Station kann es schwieriger machen, diese Frequenzen zu erkennen, und die Besatzung muss möglicherweise einige Male durch Gebiete laufen, um die Quelle tatsächlich zu finden. Ein Unternehmen möchte diese Strategie durch den Einsatz eines verbessern automatisierter Roboter, der auf Lecks lauschen und sie in Echtzeit identifizieren kann , ohne die Notwendigkeit einer menschlichen Hand. Sobald sie die Quelle des Lecks gefunden haben, werden sie es mit einem Kit aus Epoxidharz flicken.

Lecks können neben Sauerstoffverlust auch auf andere Weise auftreten. Die ISS hat zuvor mit Ammoniaklecks befasst aus den Kühlkreisläufen der Station kommen. Da Ammoniak für Menschen giftig ist, erfordern solche Lecks sofortige Maßnahmen, die lange Weltraumspaziergänge erfordern, um Löcher im Kühlmittelsystem zu identifizieren und zu reparieren.

Die aktuelle Ausgabe zeigt, dass selbst ein so gut konstruiertes und geschütztes Raumschiff wie die ISS nicht unverwundbar ist. Und da wir sehen, dass immer mehr Länder und Unternehmen Menschen auf bemannten Missionen in den Orbit schicken, werden solche Lecks viel häufiger vorkommen. Nicht jedes Raumschiff wird den Problemen so standhalten wie die ISS.



Es gibt ein paar Hauptschuldige dafür, wie sich ein Leck an einem Raumschiff bildet. Das auffälligste ISS-Leck der jüngsten Vergangenheit wurde im August 2018 gefunden – ein 2-Millimeter-Loch in einem russischen Sojus-Raumschiff, das damals an die Station angedockt war. Dieses Loch scheint das Ergebnis von a gewesen zu sein Bohrfehler während der Herstellung gemacht (obwohl Die russische Raumfahrtbehörde war zurückhaltend hinsichtlich der genauen Ursache ). Das Geheimnis dieses Lecks war ein großartiges Futter für Verschwörungstheoretiker, aber die Tatsache, dass das Loch versehentlich von einem Bohrer gemacht wurde, war ein Glücksfall. Ein solches Loch ist sauber und präzise und nicht sehr anfällig für Risse oder Ausdehnung.

Aber wenn die ISS ohne klaren Grund ein Leck macht, ist der Hauptverdächtige eine willkürliche Kollision mit einem Mikrometeoroiden oder einem kleinen Trümmerstück (manche sind nur Millimeter oder kleiner groß). Objekte in der Erdumlaufbahn schwirren mit extrem hoher Geschwindigkeit herum. Die Internationale Raumstation zum Beispiel hat eine Durchschnittsgeschwindigkeit von 7,66 Kilometern pro Sekunde oder über 17.000 Meilen pro Stunde. Einige Mikrometeoriten im Weltraum sausen mit über 20.000 Meilen pro Stunde durch. Bei diesen ultrahohen Geschwindigkeiten können sogar winzige Objekte, die kleiner als ein Zentimeter sind, größere Objekte absolut zerkleinern, wie eine Kugel aus einer Waffe. Diese Art von unsauberer Zerstörung kann Risse oder strukturelle Schäden hinterlassen, die sich durch den Rest des Raumfahrzeugrumpfes ausbreiten oder das Ammoniak-Kühlsystem durchbohren.

Lecks erkennen

Ein Blick auf den drahtlosen Ultraschall-Lecksucher an Bord der Internationalen Raumstation.



NASA/SHANE KIMBROUGH/JSC

Unter Druck stehende Raumfahrzeuge, die normalerweise für die menschliche Behausung ausgelegt sind, sind anfälliger für diese Probleme, da der Innendruck den Rumpf des Raumfahrzeugs zusätzlich belastet. Risse sind anfälliger für zusätzliche Stressoren, sagt Igor Telichev, Ingenieur an der Universität von Manitoba in Kanada und Experte für Kollisionen von Raumfahrzeugen mit Trümmern. Ein Loch, selbst ein großes, ist natürlich schlecht, aber ein Riss könnte sich über die gesamte Struktur ausbreiten und ihre gesamte Integrität bedrohen.

Ingenieure versuchen, Raumfahrzeuge mit Schilden zu konstruieren, die bestimmten Kollisionen von Mikrometeoroiden und kleinen Teilen von Weltraumschrott standhalten können. Für die ISS verwendeten sie einen sogenannten Whipple-Schild (benannt nach seinem Erfinder, dem verstorbenen Harvard-Astronomen Fred Whipple). Es ist ein dünner äußerer Stoßfänger, der in einigen Abständen von der Hauptwand des Raumfahrzeugs entfernt ist. Der Stoßfänger stoppt ankommende Mikrometeoroide oder andere kleine Trümmer nicht direkt, sondern zerlegt diese Teile in eine Wolke kleiner Partikel, die sich über eine große Fläche ausbreiten und ein geringeres Risiko darstellen. Für die Wand ist es der Unterschied zwischen einer einzelnen großen Kugel und einem Schuss Vogelschuss.

Es gibt verschiedene Varianten des Whipple-Schildes – einige sind beispielsweise mit Kevlar- oder Keramikfüllungen zwischen den Schichten verstärkt. Die ISS selbst hat über 100 verschiedene Whipple-Schildkonfigurationen, da einige Bereiche anfälliger für Mikrometeoriten-Kollisionen sind als andere.

Aber wie die Geschichte der Station mit Mikrometeoriteneinschlägen zeigt, sind Whipple-Schilde nicht narrensicher. Zukunft Besatzungsfahrzeuge und Raumstationen das für viel weniger als die ISS hergestellt wird, wird wahrscheinlich anfälliger für Lecks sein, die durch Kollisionen mit kleinen Trümmern und Partikeln verursacht werden.

Als es vor 20 Jahren zum ersten Mal gebaut wurde, ahnten nur wenige Experten, wie viele weitere Objekte die Erdumlaufbahn durchqueren würden. Das Problem wird sich noch verschlimmern, wenn die Raumfahrtindustrie expandiert und Menschen mehr Raumschiffe als je zuvor in die Umlaufbahn bringen. Wir können eine Abschirmung bauen, die einer sich verändernden Umgebung Rechnung trägt, aber nicht einmal der besten Modelle für zukünftige Trümmeranhäufungen kann alles vorhersagen.

Im Februar 2009 kollidierten die Satelliten Iridium 33 und Kosmos-2251 und erzeugten eine riesige Trümmerwolke, die begann, durch die Erdumlaufbahn zu kreisen. Die größten Stücke wurden identifiziert und verfolgt, aber Trümmer mit einer Länge von weniger als 10 Zentimetern – Stücke, die immer noch eine Bedrohung für die Hülle des Raumfahrzeugs darstellen – wurden unbemerkt durch den Weltraum geschleudert. Der Unfall zeigte, dass unvorhergesehene Ereignisse das Problem des Schutzes von Raumfahrzeugen erheblich verschärfen könnten. Jeder große Unfall könnte die Situation drastisch verändern und die Risiken für eine beliebige Anzahl anderer Raumfahrzeuge im Orbit erhöhen, sagt Telichev. Was wir heute entwickeln, ist morgen vielleicht noch nicht gut genug.

Die Abschirmung kann dazu beitragen, das Auftreten von Lecks zu verhindern, aber dieses Problem ist unvermeidlich, sagt Telichev. Das bedeutet, dass es noch wichtiger wird, Lecks zu isolieren und zu reparieren, sobald sie auftreten.

Für Telichev und andere besteht die Lösung wirklich darin, den Weltraum selbst besser zu verwalten und die Ansammlung von großen und kleinen Trümmern zu reduzieren. Wenn die Regierungen der Welt dem Problem jetzt keine Aufmerksamkeit schenken, sagt er, wird es nicht von alleine verschwinden.

Cassidy und seine Crewkollegen suchten am Mittwochmorgen immer noch nach dem Leck. Eine Nachschubmission von Northrop Grumman Cygnus soll am Donnerstagabend starten, gefolgt von einer SpaceX Crew Dragon-Mission am 14. Oktober, um zwei weitere Kosmonauten und einen Astronauten zur ISS zu bringen. Zwischen dem Auspacken der neuen Vorräte und wissenschaftlichen Experimente und der Begrüßung der neuen Crew wird in den nächsten Wochen nicht viel Zeit bleiben, um das Leck zu finden, also ist der Druck im übertragenen Sinne groß.

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