TEMA BROJA - UPRAVLJANJE VODAMA

Pripremio: Dragan Lazarević

Skajlab - inspiracija za buduće kosmičke poduhvate

Jedino boravište ljudi van naše planete u ovom trenutku je međunarodna orbitalna stanica ISS.Ona predstavlja vrhunac nauke i tehnologije ovog vremena i primer je uspešne međunarodne saradnje.

Tokom 14 godina izgradnje ISS , na orbitalnu putanju oko Zemlje dopremani su i spajani moduli za boravak i aktivnost posade i segmenti za proizvidnju energije i hlađenje stanice, tzv. „trasovi“, kao i naučna oprema i materijalne potrebe astronauta - dok nije dostigla masu od 450 t i veličinu 72x108m. Obavljeno je 37 lansiranja raketoplana spejs šatl , dva raketa tipa proton i tri tipa sojuz dok ISS nije dostigla sadašnju veličinu. Petnaest modula i tri adaptera za spajanje u kojima je atmosfera pod normalnim pritiskom imaju ukupnu zapreminu 837 m3. Za poslove spajanja i montaže astronauti su u skafanderima obavili oko 1000 sati rada van stanice, u kosmičkom vakuumu.

Neki prizori na ISS liče na prizore iz naučno-fantastičnih filmova; npr. pogled na Zemlju iz modula kupola , na stanici je velika mehanička ruka canadarm 2 i robot dextre , duž trasova postoji mali voz koji prevozi mehaničku ruku i astronaute a unutar stanice se obavljaju eksperimenti sa androidom „robonaut“.

Sve deluje vrlo impresivno ali može da se postavi pitanje: da li je ISS mogla da bude jednostavnija, da se izgradi brže i jeftinije? Prethodna stalna orbitalna stanica, ruski mir , imala je masu od 130 t i zapreminu od 350 m3; sastojala se od šest modula i trajala je 15 godina. Iskustvo sa njom je bilo osnova za module zarja i zvezda koji su bili početna osnova za ISS .

Od 1971. Obavljani su sovjetski program jednomodulnih orbitalnih stanica tipa saljut 1-7 , mase 19 t i američki skajlab (skylab) u toku 1973-74. Skajlab je imao masu 77 t i naseljivu unutrašnju zapreminu oko 361 m3. Ova najveća jednomodulna orbitalna stanica može da posluži za poređenje sa ISS i da ukaže da možda postoji i bolji način izgradnje budućih orbitalnih stanica.

Projekat nebeske laboratorije

Sa početkom kosmičkih letova sa ljudskom posadom nastali su i brojni projekti prve američke orbitalne stanice od kojih su neki imali naučnu ali i vojnu namenu (projekat „Mol“) ali nijedan nije bio blizu ostvarenja. Pošto je orbitalna stanica masom i veličinom zavisna od nosivosti rakete nosača, tj. sa razvojem raketa saturn 5 , namenjenih primarno za letove ka Mesecu, NASA je projekat orbitalne stanice uskladila sa mogućnostima te rakete.

Verner fon Braun je 1964. izneo racionalan koncept korišćenja ispražnjenog drugog stepena saturna 5 kao osnovne konstrukcije orbitalne stanice. Planirano je da se, pošto potroši gorivo, tečni vodonik i tečni kiseonik, i uđe u Zemljinu orbitu, iz rezervoara za vodonik ispusti zaostali gas. On bi se hermetizovao i ispunio kiseonikom i azotom, tj.atmosferom pogodnom za disanje pod odgovarajućim pritiskom. Kako je masa drugog stepena 36 t, dužina 24 m, prečnik 10 m a zapremina rezervoara za vodonik preko 1000 m3, takva orbitalna stanica bi mogla da primi posadu od 10 astronauta. Pošto dvostepeni saturn 5 može da ponese koristan teret od 77 t, ta masa bi bila iskorišćena na dodatnu toplotnu izolaciju, kao štit protiv mikrometeorita, za solarne panele i odsek za pristajanje kosmičkih brodova iz programa „Apolo“ kojima bi se dovozile posade.

Zbog odluke političara da let na Mesec ima prioritet i da velika raketa saturn 5 ne može da se koristi za lansiranje orbitalne stanice, projektanti su morali da se prilagode pet puta manjoj raketi saturn 1B - počeli su 1967, analogno prethodnom projektu, da planiraju modifikaciju njenog drugog stepena S-IVB , čije su dimenzije bile dovoljne za prostranu orbitalnu stanicu. Taj stepen, koji je i 3. stepen saturna 5 , imao je masu od 11,3 t, dužinu 18 m i prečnik 6,6 m, a masa korisnog tereta od oko 20 t iskoristila bi se za toplotnu i mikrometeoritsku zaštitu i unutrašnju strukturu habitata u rezervoaru za tečni vodonik.

Sve pregrade, spratovi i zidovi bili bi mrežaste i rešetkaste konstrukcije da bi tečni vodonik mogao normalno da struji ka raketnom motoru. Odsek za spajanje i izlazna komora kao i solarni paneli bi se dodali sa narednim lansiranjima S1B . Kada bi astronauti stigli sa brodom apolo i spojili se preko pristaništnog odseka, otvorili bi posebna vrata između odseka i ispražnjenog rezervoara, ušli u njega i boravili u tom velikom prostoru koliko misija nalaže.

„Suva“ i „mokra“ koncepcija

Program letova na Mesec je, opet političkom odlukom, redukovan i tri misije su otkazane tako da su preostale rakete saturn 5 . Moglo je da se pristupi prethodnom projektu velike orbitalne stanice ali je projekat, na osnovu stepena S-IVB , već daleko odmakao tako da je 1969. donešena odluka da se orbitalna stanica kompletira na Zemlji, ne koristi kao raketni stepen i lansira raketom saturn 5 . Ta koncepcija je nazvana „suva“ za razliku od prethodne tzv. „mokre“ koncepcije. Završno opremanje stanice obavila je kompanija „McDonnell Douglas“.

Konačno, bila je sastavljena od sledećih segmenata: MDA -odsek za pristajanje sa dva mesta za spajanje kosmičkih brodova i kontrolna prostorija za orbitalnu opservatoriju, air lock -vazdušna komora za izlazak astronauta van stanice sa hermetičkim vratima istog tipa kao na kapsulama gemini , orbital workshop -radni prostor za astronaute u prepravljenom rezervoaru za vodonik stepena S-IVB (to je i najširi deo stanice, prečnika 6,6m). Rezervoar za kiseonik je bio namenjen za odlaganje otpadnih materija. Da je i taj deo stepena bio prilagođen za boravak astronauta, boljim rasporedom ostalih odseka mogao je da se dobije koristan prostor od 450 m3. ATM -orbitalna opservatorija, izrađena na osnovu sletnog dela lunarnog modula, u stvari je pridodata orbitalnoj stanici.

Ukupna dužina orbitalne stanice u orbiti je 25,8 m, ne računajući solarne panele orbitalne opservatorije. Sa stepena S-IVB je uklonjen raketni motor a postavljeni su sistem za hlađenje, sistem za manevrisanje i krila solarnih panela u sklopljenom položaju.

Konačno u Zemljinoj orbiti

Operativni deo programa „Skajlab“ je počeo da se ostvaruje lansiranjem same orbitalne stanice, 14. maja 1973. koje je obavljeno raketom nosačem saturn 5 u dvostepenoj varijanti. Pri lansiranju je, zbog vibracija, došlo do oštećenja skajlab a – otpali su jedno krilo solarnih panela i toplotna izolacija na njenom najširem delu i zaglavljeno je drugo krilo. Stanica je ipak uspešno uvedena u orbitu oko Zemlje na visini od 434 km, orbitalna opservatorija je uspešno pomerena sa prednjeg na poprečni položaj i razvila je sopstvene solarne panele. Zbog nedostatka toplotne izolacije, temperatura je u delu OW orbitalna radionica narasla na 52° C, što je nalagalo hitnu misiju spasavanja.

Tročlana posada astronauta je lansirana raketom saturn 1B u kosmičkom brodu apolo , 25.maja i nju su činili: Pol Vajc, Džozef Kervin i komandant Čarls Konrad, astronaut koji je prethodno dva puta leteo oko Zemlje letelicama gemini 5 i 11 i boravio na Mesecu u misiji Apolo 12 . Prvi pokušaji da astronaut Vajc sa vrata kabine broda oslobodi krilo solarnog panela nisu uspeli pa su, posle spajanja, prešli u orbitalnu stanicu. Nekoliko dana kasnije, Konrad i Kervin su u skafanderima izašli van stanice i uspeli da oslobode krilo koje se naglo opružilo tako da su oni, usled potresa, sleteli sa stanice pri čemu su se zategnula creva kroz koja im je stizao kiseonik pošto nisu imali leđne rezervoare kao astronauti na Mesecu. Uspešno su se vratili u stanicu koja je počela da prima dovoljno električne energije. Potom su astronauti, kroz malu vazdušnu komoru, iz orbitalne radionice izbacili svojevrstan suncobran od metalizovane folije koji se uspešno razvio i zasenčio orbitalnu stanicu, smanjivši unutrašnju temperaturu na normalnu. Progam naučnih istraživanja je mogao da počne po planu.

Sunce udara na Zemljinu jonosferu

Ova misija je završena 22. juna. Sledeća posada je lansirana 28.jula i nju su činili: komandant Alen Bin koji je bio na Mesecu u misiji Apolo 12 , Oven Geriot i Džek Luzma. Boravili su na stanici 59 dana i više puta izlazili van nje. Pri prvom izlasku Geriot i Luzma su, preko prethodno postavljenog suncobrana, razvili još jedan i tako dodatno zaštitili stanicu od Sunčevog zračenja. Poslednja misija astronauta na skajlabu je obavljena od 16. novembra 1973. do 8. februara 1974. Posadu su činili: Džerald Kar, Edvard Gibson i Vilijem Poug. Ostvarili su rekordno trajanje leta od 84 dana.

Progam „Skajlab“ je znatno proširio dotadašnja iskustva boravka i rada u uslovima bestežinskog stanja kao i boravka van nje. Unutar nje se eksperimentisalo sa individualnim sistemom za kretanje astronauta tzv. IMU ,obavljeni su brojni naučni eksperimenti kao i posmatranje i snimanje Sunca i Zemlje. Zbir provedenog vremena svih 9 astronauta je 510 dana, što daleko premašuje vreme svih prethodnih misija uključujući i „Apolo“ letove.

Astronauti Luzma,Vajc i Geriot su kasnije leteli u misijama spejs šatla . Stanica Skajlab je, posle poslednje misije, napuštena ali je postojala namera da se ona koristi i dalje sa početkom programa „Spejs Šatl“ kojima bi se održavala visina njene putanje a kasnije obavilo obnavljanje i dopremanje nove posade. Početak programa „Šatl“ je kasnio a neočekivano veća Sunčeva aktivnost je podigla Zemljinu jonosferu, što je usporavalo program i stanica je počela da intenzivnije gubi visinu. Iako je program lansiranje potisnog sistema TRS , koji je trebalo da se spoji sa stanicom i podigne je na višu putanju, bio gotovo završen, zakasnilo se i skajlab je 11.jula 1979. ušao u gušće slojeve Zemljine atmosfere, gde se raspao i rasuo nad Australijom. Da je misija spasavanja skajlaba uspela, istorija astronautike bi bila sasvim drugačija i ISS u ovom obliku ne bi ni postojao. Umesto 15 nastanjivih modula ISS- a, bila bi dovoljna samo dva velika kao skajlab .

Osnovna ideja je ostala

Skajlab je bio samo jedna epizoda u razvoju orbitalnih stanica, ali koncept korišćenja ispražnjenog stepena rakete nosača koji bi se adaptirao i koristio za boravak astronauta nije zaboravljen. U toku programa „Apolo“ postojali su planovi za program „LASS“ - da se ispražnjeni stepen S4B spusti na Mesečevu površinu i koristi kao habitat pri uspostavljanju naseobine; takođe, i da sa kosmičkim brodom apolo posluži kao međuplanetarni kosmički brod u misiji proletanja pored Venere. Postojali su i planovi da se iskoristi veliki tank spejs šatla za gradnju orbitalnih stanica . Ali, njegovo podizanje u orbitu bi zahtevalo dodatne količine goriva i nešto veće rezervoare pa konkretnih projekata nije bilo.

Program „Šatl“ je takođe postao istorija. NASA sada razvija džinovsku raketu SLS koja će u narednoj deceniji poslati kosmički brod orion ka Mesecu i bližim asteroidima. Inženjer kosmičke tehnike Brend Grifin je 2013.obnovio ideju izgradnje orbitalne stanice na osnovu ispražnjenog trećeg stepena nosača SLS i to postavljene u Lagranžovoj tački L2, udaljenoj 60.000 km od suprotne strane Meseca a od Zemlje 440.000 km, i nazvao je „Skajlab 2“. Posada bi se do nje prevozila brodom orion a na raspolaganju bi imala prostor ispražnjenog tanka za vodonik trećeg stepena SLS prečnika 8 m i zapremine 495 m3.

Ista konstrukcija bi mogla da se primeni i pri dugotrajnim letovima ka asteroidima i Marsovim satelitima Deimosu i Fobosu. Ako bi se koristio drugi stepen SLS za orbitalnu stanicu u niskoj orbiti Zemlje, na raspolaganju bi bio prostor od bar 1500 m3 sa prečnikom od 8,5 m i astronauti imali slobodu kretanja kao u nekadašnjem skajlabu a bilo bi mesta i za centrifugalni odsek.

Razvoj velikih raketa nosača se odvija i u Rusiji ( angara 100 ), a planira se i u Kini i Evropi. One će svakako koristiti za lansiranje budućih orbitalnih stanica, posle 2030. Te stanice će biti kompaktne, jednomodulne ili sa velikim centralnim modulom na koji bi se bočno nadovezivali manji moduli. Biće sličnije starom skajlabu nego postojećoj višemodulnoj orbitalnoj stanici ISS .

Dragan Lazarević

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja