Звёздные загадки: Космическая станция устала

Ленты информагентств пестрят сообщениями, что на МКС никак не удаётся устранить утечку воздуха. Вообще-то нынешняя утечка вносит свежую струю не только в космическую пустоту, но и в космическую фантастику. Ведь одной из важнейших опасностей для будущих кораблей, покоряющих пространство, считалось попадание под метеорный удар. Фантастам он виделся чем-то вроде "в броню ударила болванка…" – после чего из корабля через дырку улетучивался весь воздух, и в конце истории все умерли. Как вариант борьбы с этой катастрофой – эдакая самозатягивающаяся оболочка, закрывающая дыру в борту и позволяющая автору выбирать между опциями "…погиб весь славный экипаж" или же только "командира несут с пробитой головой". Или опять же – вариации по количеству жертв.

Нынешняя ситуация с утечкой воздуха на Международной космической станции ставит, как в испанской грамматике, знаки вопроса перед подобными описаниями. Пусть и тоже перевёрнутые.

Ведь, как оказалось, даже утечку через трещину в 4 см не удавалось обнаружить примерно год, и пришлось чуть ли не всю станцию исползать, покамест эту щёлочку не обнаружили. А два года назад не сразу обнаружили дырку, проделанную кем-то в космическом корабле "Союз МС-09", пристыкованном к МКС.

Нет, конечно, если бы дыра была размером с автобус, то её нашли бы мгновенно. Но при столкновении с соответствующего размера метеором на космических кораблях такой дырки и не образовалось бы, а просто испарилась бы половина корабля. Для желающих убедиться рекомендуется учебник А. В. Пёрышкина "Физика" 7 класс. Для фантастов – "Справочник по элементарной математике, механике и физике" 1942 года издания. 

Трудности с трещиной

Разговор про метеоры и фантастику не так беспредметен, как кажется на первый взгляд. Именно версию пробития корпуса станции небольшим метеоритом первой выдвинули вполне профессиональные эксперты в космических центрах России и США, то есть обеих стран, в основном и эксплуатирующих МКС. Как вариант, было высказано предположение о повреждении борта фрагментом космического мусора – но это та же субстанция, только в профиль.

Однако на кажущиеся из-за этого очевидными ответы неумолимая реальность накладывает свою тяжёлую и отнюдь не романтическую лапу. Причиной нынешней утечки стала трещина в промежуточной камере российского модуля "Звезда" размером до 4 сантиметров. Судя по тому, что её искали с сентября 2019 года, когда была обнаружена небольшая утечка воздуха из МКС, а нашли вот только что, когда незначительная поначалу скорость оттока воздуха возросла с 270 граммов до 1,4 килограмма в сутки, щель эта образовалась сама. И потихоньку росла. Конечно, падение давления внутри станции на один миллиметр ртутного столба в сутки, вызванное разгерметизацией, действительно не слишком угрожает экипажу, тут и Роскосмос, и НАСА правы, публикуя успокаивающие релизы. Но где гарантия, что щель не разойдётся дальше?

Анатолий Иванишин доложил ЦУП о состоянии давления воздуха в модуле "Звезда". Фото  Roscosmos / Globallookpress   

На это может указывать тот факт, что после заделки термостойким скотчем обнаруженной (с помощью чайного пакетика, отклонявшегося по направлению истечения воздуха) трещины давление в модуле "Звезда" продолжило снижаться. Более того – воздух стал уходить даже быстрее, чем раньше.

Согласно докладу нашего космонавта Анатолия Иванишина, давление составляет 670 миллиметров ртутного столба. Но накануне оно было таким же, как и на всей станции! То есть 733 мм рт. ст. Получается, что после заклейки трещины атмосферный "минус" увеличился на 13 мм рт. ст. – 63 против прежних 50.

Но мало и этого! Как сообщается, тот же Иванишин обнаружил под клейкой лентой наличие каких-то небольших тел – то ли крошек, то ли частиц обшивки. Пока непонятно, что это. И даже дефектоскоп, судя по отсутствию внятной информации о результатах обследования с его использованием, не слишком помогает. 

И что это может быть?

По мнению учёных, у которых Царьград поинтересовался ответом на этот вопрос, экипаж МКС имеет дело попросту с возрастной деградацией станции. В данном конкретном случае – с усталостью металла, из которого сделан переходный отсек модуля.

Что такое усталость металла или другого конструкционного материала? Это, говоря упрощённо, снижение его прочностных характеристик по мере роста количества испытываемых нагрузок, пусть даже эти нагрузки заведомо ниже тех, что эти самые прочностные характеристики позволяют. Словом, любому металлу опасны повторные напряжения. И это свойство, присущее самой его природе.

Корпус модуля "Звезда" изготовлен из алюминиево-магниевого сплава. Это хороший, прочный сплав, показывающий высокую эффективность деформационного упрочнения и хорошие прочностные свойства. Подобные сплавы имеют также хорошую коррозионную стойкость. При этом магний нужен для достижения высокой прочности – чем выше его содержание, тем прочнее сплав. Но! Но при содержании магния свыше 3% сплавы становятся несколько слабоваты к межзёренной (или межкристаллитной) коррозии. И второе: алюминиевые сплавы вообще характеризуются проявлением усталости при сравнительно небольшом количестве перемен циклов нагрузки.

А теперь вернёмся в космос. Орбита. МКС. Постоянная перемена циклов солнце – тень, и следовательно, нагрев – остывание. Влияние хоть и очень разреженной, но атмосферы, то есть какое-никакое, но трение о воздух. Почти вакуум снаружи и почти атмосферное давление внутри.

Модуль "Звезда" российского сегмента Международной космической станции. Фото  Roscosmos / Globallookpress   

И что же мы видим для алюминиево-магниевых сплавов в таких условиях? А видим мы, говорят учёные, что они при нагревах проявляют склонность к межкристаллитной коррозии и коррозионному растрескиванию. Вот вам и те частицы, что обнаружил наш космонавт под клейкой лентой!

К тому же служебный модуль "Звезда", созданный ещё в начале 1990-х годов и находящийся на орбите с 12 июля 2000 года, служит структурным центром российского сегмента МКС. Это, по сути, автономный космический корабль, включённый в конструкцию МКС, но первоначально задуманный как замена космической станции "Мир". То есть это – постоянная работа различных систем, полный цикл жизнеобеспечения, регулярные стыковки грузовых кораблей, их разгрузка и так далее. В общем, тридцать лет испытаний различного рода, из них двадцать – на орбите. Устанешь тут…

И надо ли ещё добавлять, что речь идёт о сварочном шве на корпусе?

Впрочем, добавим. "Нужно тщательно загерметизировать все сварочные швы гермооболочки, которые зелёным цветом у нас окрашены... скотчем по всей длине", – цитирует агентство РИА "Новости" рекомендацию Центра управления полётом космонавту Ивану Вагнеру. 

Но не только утечки…

Если это так – а это, скорее всего, так, – и нынешняя утечка объясняется усталостной деградацией корпуса станции, то это очевидный признак системной опасности для МКС. Это уже не та утечка, что напугала американцев в 2004 году. Тогда её причиной оказался шланг на иллюминаторе модуля Destiny. Шланг можно заменить. Его можно заглушить. Корпус не заменишь. И пластилином, как было попробовали до скотча, не заклеишь. Разве что сварочный аппарат привезти да заплату наложить. Алюминиево-магниевые сплавы как раз хорошо относятся к сварке, но кто-нибудь пробовал осуществить такую сварку в космосе, на живой конструкции?

А как же! Ещё в 1969 году русские космонавты Георгий Шонин и Валерий Кубасов сделали такой эксперимент. Хорошо прошло: при сварке электронным лучом тот разрезал сварочный стол и задел корпус бытового отсека корабля. Хорошо, не разрезал, а то космонавты тогда летали без скафандров.

В 80-х годах эксперименты со сваркой наши дважды повторяли, но это были именно эксперименты по резке, сварке, пайке, нанесению покрытий и изготовлению ферменных конструкций. Запаивать космическую станцию как прохудившуюся кастрюлю точно никто не пробовал…

Но если бы только утечки! Как там в ЦУПе советуют? – обклеить швы скотчем, и всего делов! Да и в НАСА докладывают, что небольшие утечки воздуха происходят на станции постоянно. Однако буквально в последние дни с МКС доносятся известия об одной поломке за другой.

В российском сегменте МКС вновь отказала система получения кислорода.

Вновь!

Экипаж также доложил о дыме, идущем из пылесоса.

Также!

Российский туалет в модуле "Звезда" отказал 11 октября.

Его, конечно, ввели в строй на следующий день, не пришлось ходить в выходной скафандр, как американцам, но осадочек, как говорится, остался.

Космонавты пожаловались на рост температуры в российском модуле МКС.

В том же модуле "Звезда", кстати.

Помнится, нечто подобное в 90-х годах творилось на станции "Мир". Правда, в более серьёзных масштабах, с основательными поломками и почти авариями. И теоретически казалось, что всё это преодолимо, спасаемо, чинибельно. Но когда собрали все данные вместе, пришли к непреложному выводу: космическая станция просто устала. А космические станции при усталости ведут себя как женщины. Ломаются.

И да не поймут женщины дальнейшее как намёк, но станцию утопили…

Сколько лет ещё будет ломаться МКС?