Підпалять американці МКС

Сьогодні рано вранці з космодрому на мисі Канаверал до МКС стартувала ракета-носій Atlas V з приватним транспортним вантажним кораблем Cygnus. Це штатний, п'ятий за рахунком, політ Cygnus до Міжнародної космічної станції: він доставить на орбіту понад 3,5 тонн вантажу, включаючи провіант, предмети першої необхідності і матеріали для наукових експериментів. Серед найбільш цінного обладнання: пристрій Meteor для вивчення хімічного складу метеорів, 20 нано-супутників, 3D-принтер другого покоління і інструмент для визначення хімічного складу метеоритів, проникаючих в земну атмосферу. Для проходження тестів також доставлять скафандр для майбутніх виходів у відкритий космос і циліндри з повітрям для дозаправлення системи повітропостачання станції. Планується, що корабель пристикується до МКС 26 березня і залишиться там на два місяці.

Ракету Antares і корабель Cygnus побудували інженери компанії Orbital ATK, а носій Atlas V - фахівці ULA, спільного підприємства Boeing і Lockheed Martin. Зараз вантажі на МКС доставляють всього чотири корабля: російські "Прогреси", японський HTV, а також американські Dragon і Cygnus. Dragon поки є єдиним кораблем, який здатний повертати вантажі з орбіти на Землю. Як Cygnus, так і Dragon розроблені за підтримки та з допомогою початкових інвестицій Американського космічного агентства NASA в рамках проекту COTS, націленого на розвиток приватної космічної промисловості Америки для доставки вантажів на МКС. США повністю втратили здатність відправляти людей та необхідне обладнання до станції, коли шатли NASA вивели з обігу в 2011 році. Три роки тому приватні компанії Orbital ATK і SpaceX отримали контракти з Американським космічним агентством вартістю більше $3 мільярдів на будівництво національних космічних вантажівок. Реалізація програми COTS має принципове значення для Америки, оскільки забезпечує незалежний доступ на навколоземну орбіту.

Спочатку старт Cygnus планувався на 10 березня, але запуск відклали: в процесі передпольотної перевірки в одній з упаковок з речами та продуктами для екіпажу була виявлена чорна цвіль. Фахівцям довелося проводити додатковий огляд та дезінфекцію всіх вантажів, приготованих до відправлення на станцію.

Унікальність нинішнього польоту Cygnus полягає в тому, що при поверненні вантажівки на Землю на самому кораблі - ще до того, як він згорить у щільних шарах атмосфери, - буде влаштований пожежа. Такий експеримент проведуть в рамках спеціальної програми NASA - Saffire (Spacecraft Fire Experiment). За словами менеджера проекту Гаррі Рафа, реальний вогонь у космосі допоможе вивчити особливості поширення полум'я в умовах мікрогравітації та вдосконалити протипожежний захист в ході наступних космічних місій. Це перший в історії космосу експеримент в такому роді. Пожежа почнеться після відстиковки вантажівки від станції. Екіпаж МКС буде завантажувати в корабель понад 1,3 тонни відпрацьованих матеріалів і сміття, а потім, коли Cygnus відійде на безпечну відстань, фахівці ініціюють загоряння на його борту. Вантажівка відокремиться від МКС в травні, перед повторним руйнівним входом в атмосферу.

У процесі реалізації Saffire-I вогонь буде поширюватися в межах спеціальної камери. У Cygnus розміщений особливий модуль для розведення вогню з двох зон. Перша покрита матеріалом з бавовни і скловолокна розміром 40,6 на 93,9 см, в іншій знаходиться камера високої чіткості й прилади для обробки сигналів, що надходять з палаючого відсіку. Коду корабель відстикується від МКС, спеціальні датчики підпалять в камері тканину і скловолокно.

Таке масштабне займання корабля відбудеться вперше. До того, в 1992 році в експериментальному модулі космічного корабля Space Shattle і в 1996 році на МКС фахівці NASA палили звичайні свічки в малих ізольованих камерах при різних тисках і різному вмісті кисню. В ході досліджень з'ясувалося, що полум'я поводиться в космосі зовсім не так, як на Землі. Зокрема, з-за відсутності сили тяжіння воно не має витягнуту, а кулясту форму - вогонь рівномірно розтікається від гніту у всі сторони. Крім того, на відміну від земної, космічне полум'я має не жовтий, а голубуватий колір і більш низьку температуру. Саме ж горіння триває недовго: свічка згорає за частку секунди.

І ось після серії таких міні експериментів NASA вирішилося на більш масштабний проект. Пожежа на Cygnus дозволить зрозуміти, як вогонь поширюється в невагомості і чим це загрожує членам екіпажу. На базі одержаної інформації можна буде розробити ефективні заходи пожежної безпеки для майбутніх космічних апаратів, визначити способи виявлення пожежі, їх гасіння та захист для космонавтів, яким належить битися з полум'ям. Проводячи експерименти з вогнем в невагомості, необхідно зробити так, щоб не знищити пілотований корабель. Майбутня місія Saffire-I дозволить оцінити швидкість розповсюдження вогню при великих пожежах.

Отримані на базі Saffire технології будуть використовуватися для організація пожежної безпеки на космічних геологорозвідувальних транспортних засобах і жилих станціях. По суті, серія випробувань дозволить повністю вивчити процес поширення вогню в невагомості, простежити, як виникає пожежа, як швидко він поширюється і скільки він повинен тривати, щоб дістатися до рівня, де полум'я може представляти серйозну загрозу екіпажу.

Всього до кінця цього року фахівці NASA має намір провести три пожежі на трьох польотах Cygnus. На Saffire-I і Saffire-III планується використовувати точкові зразки зі скловолокна 40х94 см, що дозволить спостерігати загоряння та розповсюдження великого вогню. Saffire-II намічений на кінець червня. Тоді послідовно підпалять дев'ять невеликих бавовняних зразків розміром 5х25 см при максимальній концентрації кисню.

Під час проведення експериментів прилади зафіксують рівень кисню, вуглекислого газу, температуру і тиск в камері. Дві відеокамери забезпечать зйомку всього процесу. Вантажівка Cygnus залишиться на орбіті протягом семи днів, щоб відправити всі дані на Землю. Після цього апарат згорить у щільних шарах земної атмосфери.

Представники Американського космічного агентства запевняють, що експерименти в рамках Saffire не представляють ніякої небезпеки для екіпажу МКС і станції. Хоча, теоретично не виключена можливість, що система дасть збій, пожежа вирветься з модуля назовні і це призведе до вибуху безпілотного корабля. У цьому випадку, як вважають фахівці, відбудеться лише коротка яскравий спалах - як було раніше встановлено, космічний вакуум довго не підтримує горіння. Однак продукти горіння, що залишилися від вибуху, сформують на орбіті невелика хмара, яка може зберігатися протягом декількох днів. При горінні в умовах низьких температур і невагомості виділяються високотоксичні речовини - чадний газ і формальдегід. Якщо через це хмара згодом пролетить або МКС, або космічний апарат з сонячними батареями, то вони покриються шаром кіптяви, що, безумовно, ускладнить їх експлуатацію і проведення майбутніх досліджень.