Megszűnt a zűr az űrben - végéhez közelít az Atlantis küldetése

Újra működnek az orosz számítógépek a Nemzetközi Űrállomáson, így az Atlantis a tervek szerint csütörtökön visszatérhet a Földre. A legénység felszerelte a napelemrendszer új szegmensét, leszerelt egy makacskodó korábbi napelemet, és befoltozott egy lyukat az űrrepülőgépen. A sikeres munkára csak a váratlan számítógépes probléma vetett árnyékot.

Új napelemek a Nemzetközi Űrállomáson

A 20. század utolsó évtizedében az orosz Szaljut (1971-86) és az amerikai Skylab (1973-74) űrállomásokkal, majd a 15 éven át épített és működtetett Mir modulűrállomás tapasztalatai alapján kezdték létrehozni 1998-tol a Nemzetközi Űrállomást (ISS).

Az ISS sok tervezési fázison esett keresztül, de az nem változott, hogy az energiaellátás fő elemei a napelemek lesznek. Az 1998-ban indított, amerikai finanszírozású és orosz építesű Zarja vezérlőmodult, valamint az orosz Zvezda nevű lakómodult a jól kipróbált Szaljut-Mir napelemekkel szereltek fel.

Az amerikaiak, mint azt az alábbi ábrán láthatjuk, nyolc óriás napelemszárnyat terveztek az ISS-re, amelyeket egy hosszú, 108 méteres rácsoszlopon kívántak elhelyezni.

A nagy (35 x 11,6 méteres) amerikai napelemtáblákat összehajtogatott állapotban juttatták fel az ISS-re az űrrepülőgépek fedélzeten, egy-egy rácselemhez kapcsolva. Az első napelempárt a P6 rácselemmel együtt 2000 decemberében csatlakoztatta az Endeavour űrrepülőgép személyzete az STS-97-es repülésen az űrállomásra - nem az eredetileg tervezett helyére, hanem a Unity amerikai kikötőegységhez csatlakoztatott Z1-es vezérlőegységhez (lásd a legfelső, kisebb képen).

A következő napelemtábla felszállítását 2006 szeptemberében az Atlantis STS-115 repülésen végezték az amerikai űrhajósok, a P3-P4 rácselemek csatlakoztatásával. Miután ezek sikeresen üzembe álltak, láthattak hozza a korábbi P6-os napelemek összecsukásához.

A Nemzetközi Űrállomás teljes kiépítésének 20. századi terve, előtérben a nyolc nagy amerikai energiaellátó napelemtáblával (NASA)

A P6-os napelemtábla-pár meglehetősen hosszú ideig, több mint hét évig működött az ideiglenes helyen. Az első táblát a Discovery űrrepülőgép űrhajósai 2006 decemberében, az STS-116 jelű útjukon húzták össze. Mivel a napelemtábla nem akart harmonikaszerűen összecsukódni, az űrhajósoknak kellett szkafanderes kesztyűikkel a helyes irányba nyomni a táblaelemeket.

Most, 2007 júniusában az Atlantis STS-117 repülésen már hibátlanul sikerült a P6-os pár másik napelemtáblájának becsukása. Ugyancsak sikerült az Atlantisszal jelenlegi űrrepülésen felszállított, majd 18 tonnás S3-S4 rácsegységek csatlakoztatása az űrállomáson levő S1-rácshoz. Ezeket a dokkolási műveleteket a Canadarm robotkarok segítségével, az ISS belsejéből hajtják végre az asztronauták. A mechanikus kapcsolat létrejötte után aztán az űrhajósok űrsétákon végzik el a különféle külső elektromos és hidraulikus kábelek egyenkénti csatlakoztatását.

A Nemzetközi Űrállomás amerikai rácselemeinek, napelemeinek és hősugárzó felületeinek "robbantott" ábrája

A következő idei űrrepülésen (STS-118) szeretnek felszállítani a P5 összekötő rácselemet a P4 végére. 2007 őszére tervezik (STS-120), hogy a P6-hoz csatlakozó és jeleneg összecsukott állapotban lévő napelemszárnyakat áthelyezik végleges helyükre. Az utolsó napelempárt (S5-S6) pedig 2008-ban szállítják és csatlakoztatják az űrállomáshoz (STS-119).

Ezzel a napelemtáblák összfelszíne 2500 négyzetméter lesz, és 110 kW energiát termelhetnek. Ez azt jelenti, hogy 2008-tól kezdve a nagy energiaigényű amerikai, európai és japán modulok kutató- és termelőegységeinek sem lesznek energiaproblémai.

A jelenlegi amerikai tervek szerint 2010-ben lesznek a Nemzetközi Űrállomáshoz az utolsó amerikai űrrepülőgépes repülések. 2011-től tehát - az új amerikai Orion űrhajó elkészültéig, ami 2013-14-re várható - a személyszállítást az ISS-re csak orosz Szojuz űrhajókkal fogják megoldani. A NASA saját céljaira már megrendelt az oroszoktól további évenkénti két Szojuz és Progressz űrhajót.

Az ISS irányítórendszere és a számítógéprendszer leállása

A Nemzetközi Űrállomás pályán és pozícióban tartását az ISS irányítórendszerei végzik. Az első korai konfiguráció irányítórendszere az orosz Zarja modulban működött. Később a feladatokat részben az oroszok központi egységében, a Zvezda modulban lévő számítógéprendszer vette át. Ez utóbbi felelős a nagyobb pályamódosítások végrehajtásáért, a Zvezda és a Zarja hajtóműveinek működtetésével. Az a helyzet, hogy az űrállomás átlagosan 400 km magasságú pályáján a felsőlégkör már nagyon ritka, de az ilyen nagy rendszert azért fékezi. Ennek következtében az ISS alacsonyabb pályára kerül, és ezt mindig meg kell emelni. Ami a pályabeállítás amerikai részt illeti: 2000 októberében a Discovery űrrepülőgép (STS-82) felszállította a Unity modulra a Z1 egységet, négy amerikai pörgettyűvel (giroszkóppal). Ezekkel vált lehetővé, hogy az amerikaiak üzemeltessék az ISS finombeállítású irányítását. Az Atlantis mostani útjánál az orosz oldali irányítórendszernél jelentkeztek problémák, amikor a robotkarral az újonnan felszállított S3-S4 rácselemeket áthelyeztek az ISS-re.

Mint arról korábban részletesen beszámoltunk, egy 6 számítógépből álló orosz rendszer leállt, amikor az új napelemeket üzembe helyezték. Bár a hiba pontos okának kiderítésén még mindig dolgoznak, valószínű, hogy a művelet olyan komoly áramingadozást okozott, amely "kivágta a biztosítékot", és a gépek nem tudtak újraindulni sem.

A hat számítógép egyébként két alrendszert alkot, amelynek mindegyikében 3-3, ugyanazon feladatok elvégzésére képes gép van (tehát mindkét rendszerben 2-2 működő tartalék). Az egyik alrendszer az űrállomás fent említett "durva helyzetszabályozásáért" felel, míg a másik olyan fontos rendszerek irányításért, mint például az Elektron nevű oxigéngenerátor és a Vozdukh orosz szén-dioxid-szűrő berendezés.

A problémákat okozó orosz számítógép-rendszer részlete az ISS fedélzetén
(NASA)

Az elmúlt napokban néhányan már komolyan aggódtak a kialakult helyzet miatt, és végső megoldásként még az űrállomás kiürítése is szóba került. Az orosz mérnökök azonban valóban csodákra képesek: megfeszített munkájukat végül is siker koronázta, és először négy, majd a maradék két számítógépet is életre keltették. Az utolsó két gép üzembe állítása azért volt kellemes meglepetés, mert mindenki azt gondolta, hogy súlyosan (hardveresen is) megsérültek az áramellátási zavar miatt.

A korábban újraindított négy gépből (lásd lent) kettő (mindkét vezérelt rendszerből egy-egy) már normális üzemben működik, ismét megfelelően végezve a rábízott rendszerek vezérlését.

Az oroszok egyébként valószínűleg nem fognak visszaállni a hatgépes rendszerre, hanem mindkét alrendszerből kivesznek egy-egy gépet, amelyek hibakeresésre és ellenőrzésre szolgálnak majd az esetleges jövőbeli problémáknál.

Ajánlat: Részletesebb beszámoló az elmúlt napok eseményeiről, a számítógépes probléma megoldásáról és az űrsétákról

Mi okozta a hibát?

Egyes elgondolások szerint az űrállomás méretének növekedése kismértékben megváltoztatja az egész rendszer viselkedését a bolygóközi tér töltött részecskéihez viszonyítva, és ez is közrejátszhatott a probléma kialakulásában. Ahogy nő az ISS mérete, úgy a Föld körüli térségben lévő töltött részecskék alkotta ritka plazmának egyre távolabbi részei között teremt kapcsolatot elektromosan vezető, fémes anyagával. Ennek megfelelően az ISS két átellenben lévő vége között ma már nagyobb potenciálkülönbség jelentkezhet, mint korábban, amikor még kisebb volt az egész szerkezet.

A fenti témakörben eddig végzett mérésekből nem sok minden derült ki, ugyanakkor az orosz szakemberek az elektromos rendszerek működésében néhány változást észleltek az ISS növekedésével kapcsolatban. Az amerikaiak hamarosan átadják a fenti adatokat az orosz kollégáknak, hogy azok ellenőrizhessék, kapcsolatban lehetnek-e az általuk tapasztalt változások a fenti jelenséggel.

Visszatérés lyukjavítás után

Jelenleg is zajlik a navigációs és helyzetbeállító rendszer átfogó tesztelése, immár az orosz komponensekkel kiegészülve. Amennyiben minden rendben találnak, döntenek majd az Atlantis űrrepülőgép hazatérésének időpontjáról.
Az Atlantis elvileg készen áll a landolásra: a harmadik űrséta során elvégezték a korrekciós hajtómű melletti sérülés javítását. Mint arról korábban beszámoltunk, itt sérült a hővédő borítás: a csempe alatti hőszigetelés kitüremkedett, amelyet a "menetszél" enyhén el is görbített.
A maratoni, 7 óra és 58 percen keresztül tartó űrséta alatt először a kamerával vizsgálták meg a sérülést, amit így a földi irányítók is részletesen szemügyre vehettek. A körülbelül 10 x 15 centiméteres szigetelés elhajolva állt ki az Atlantis külső felületéből.

Mint kiderült, a javítás igen egyszerű volt: a kiálló darabot kézzel visszahajtották, majd egy tűzőgéphez hasonló szerezettel a mellette lévő részhez rögzítették. A javításra elsősorban nem azért kerítettek sort, mert a sérülés veszélyeztette a visszatérést. A szakemberek szerint a hőszigetelés hiányában az űrrepülőgép az elhajlott szigetelés alatti felületen komoly károsodást is szenvedhetett volna a hőhatástól, ami utólag drága javítást igényel.

Az Atlantis legénységének tagjai összesen négy űrhajón kívüli munkát végeztek el. Ha minden rendben megy, a gép kedden válik le az űrállomásról, és csütörtökön tér vissza a Földre.

Az Atlantis űrrepülőgépen keletkezett lyuk és a javítás egy pillanata (NASA)

Dr. Horváth András - Kereszturi Ákos - Simon Tamás