Nú bætist björgunarsveit við í geimnum

Hingað til hafa allir geimferðamenn snúið heilir heim. En umferð í geimnum fer vaxandi og þegar að því kemur að geimfar lendir í alvarlegum erfiðleikum er áhöfnin dauðadæmd. Það vantar björgunarsveit út í geiminn. Með alþjóðasamvinnu á að gera kleift að koma nauðstöddum geimförum til bjargar.

BIRT: 20/10/2022

LESTÍMI:

9 mínútur
Share on facebook

Þegar bandaríski geimverkfræðingurinn Grant Gates tók þátt í happdrætti þar sem vinningurinn var miði í fyrstu geimferðinni fyrir áhugamenn, varð konan hans áhyggjufull og spurði hann einfaldrar spurningar: Hvað getur farið úrskeiðis í svona ferð? Þetta vakti Gates til umhugsunar því svarið var einfalt: Jafnvel árekstur við lítilfjörlegt geimrusl gæti haft lífshættulegar afleiðingar. Væri geimfarið ekki fært um að komast til jarðar fyrir eigin vélarafli, biði fólks um borð ekkert annað en að súrefnið tæmdist úr geimfarinu.

 

Svo illa fór þó ekki í þessari ferð. Geimferðin „Inspiration4“ varð þvert á móti skrautfjöður í hatt fyrirtækisins SpaceX. Að fráteknu biluðu klósetti virkaði allt um borð í geimhylkinu Crew Dragon alveg vandræðalaust og þann 18. september 2021 lentu fjórir skælbrosandi geimtúristar eftir þrjá daga á braut um jörðu.

Geimferðalangarnir í Inspiration4-geimferðinni komust heilu og höldnu heim. Hefðu þeir lent í vandræðum var ekki gerlegt að koma þeim til bjargar.

Grant Gates var ekki með, því hann hlaut ekki hinn eftirsótta vinning. Inspiration4-geimferðin hafði engu að síður afgerandi þýðingu fyrir hann. Gates gat nefnilega ekki losað sig við þá hugsun að í geimnum skorti björgunarmöguleika sem hefði getað gagnast þessum fjórmenningum ef eitthvað hefði farið úrskeiðis annað en klósettið.

 

„Margar hættur tengjast geimferðum og það bætir síður en svo úr skák að hvorki skuli vera til áætlanir né möguleikar til að bjarga áhöfn geimfars í neyð,“ segir Gates.

 

Niðurstaðan af vangaveltum hans varð 20 síðna skýrsla um skort á öryggi í geimnum. Skýrslan var birt í tímaritinu Journal of Space Safety Engineering og hefur vakið mikla athygli fólks í geimferðaiðnaði. Gates er nefnilega virtur meðlimur stofnunarinnar Aerospace sem veitir geimferðastofnunum ráðgjöf og hann hefur 18 ára reynslu sem verkfræðingur hjá geimferjuverkefni NASA.

Það dregur ekki úr hættunni við geimferðir að ekki skuli vera unnt að bjarga nauðstöddu geimfari.

Grant Gates geimverkfræðingur

Lífshættulegt geimrusl

Inspiration4-geimferðin var einskonar bráðabirgðahápunktur í hraðri þróun ferðaþjónustu í geimnum. Æ fleiri fyrirtæki geta skotið fólki út í geiminn og margt auðugt fólk er tilbúið að greiða svimandi hátt fargjald.

 

Í náinni framtíð munu einkafyrirtækin koma upp geimstöðvum sem gegna hlutverki geimhótela. Þar má nefna geimstöðina Orbital Reef sem fyrirtækin Blue Origin og Sierra Space ætla að koma í gagnið áður en þessi áratugur rennur á enda. En með aukinni umferð eykst líka hættan á því að eitthvað komi fyrir.

Orbital Reef verður ein nokkurra einkarekinna geimstöðva sem m.a. verða nýttar sem hótel. Þær munu fjölga ferðamönnum en auka hættu á alvarlegum óhöppum.

Tölvukerfi og stjórnbúnaður geimfarsins gætu orðið fyrir bilun. Sama gildir um hemlunareldflaugar sem eiga að koma geimfarinu af braut og í átt til lendingar.

 

Bilanir eru ekki það eina sem getur valdið hættu. Enn verra ástand skapast ef geimrusl skaddar hitaskjöld. Geimfar er á svo miklum hraða þegar það kemur inn í gufuhvolfið að loftið fyrir framan það hitnar langt yfir þúsund gráður. Án fullgóðs hitaskjaldar verður hitinn áhöfninni að bana.

Spurning frá eiginkonunni fékk flugverkfræðinginn Grant Cates til að hugsa um öryggisgallana í nútímageimferðum. Niðurstaðan varð 20 blaðsíðna löng skýrsla.

Þegar geimferjan Columbia fórst 2003 var ástæðan einmitt sú að hitaskjöldur hafði skemmst í geimskotinu.

 

Alla þá 16 daga sem áhöfnin var úti í geimnum hafði enginn hugmynd um þetta en örlög Columbiu voru ráðin þegar geimferjan kom inn í gufuhvolfið. Að öðrum kosti hefði kannski mátt bjarga geimförunum sjö með öðru geimskipi.

 

Geimferðaverkfræðingurinn Grant Gates bendir einmitt á neyðarviðbúnað sem mikilvægustu öryggisaðgerðina. Hann sér fyrir sér samvinnu milli allra geimferðastofnana þannig að alltaf verði unnt að skjóta björgunargeimfari á loft og það geti tengst geimfari sem er í nauðum statt og bjargað fólki um borð.

 

Í stað þess að hafa alltaf geimfar í skotstöðu mætti hugsa sér eins konar ómannaðan geimsjúkrabíl á braut um jörðu.

Þetta er aðgerð sem liggur beint við og rúmast innan þeirrar tækni sem allar geimferðaþjóðir ráða yfir.

Grant Gates geimverkfræðingur

Björgunargeimfar þarf þó eðli málsins samkvæmt alltaf að hafa tengibúnað þannig að unnt sé að tengja geimförin saman og geimfararnir geti komist á milli.

 

Sú útgáfa Crew Dragon sem flytur fólk til ISS-geimstöðvarinnar er að sjálfsögðu með slíkan tengibúnað og getur tengst geimstöðinni. Í Inspiration4-leiðangrinum stóð hins vegar ekki til að koma við í ISS geimstöðinni og hjá SpaceX völdu menn þess vegna að koma fyrir stórum útsýnisglugga í stað tengibúnaðarins.

 

Grant Gates telur þennan skort á tengibúnaði hafa verið alvarlegan öryggisgalla.

 

„Þetta er aðgerð sem liggur beint við og rúmast vel innan þeirra tæknimöguleika sem allar geimferðaþjóðir ráða yfir, ýmist hver fyrir sig eða saman,“ er niðurstaða hans í öryggisleiðbeiningum sínum.

Björgunarþjónusta í geimnum

Nú hafa geimfarar í neyð enga von um björgun, verði þeir strandaglópar í geimnum. Geimferðaverkfræðingurinn Grant Gates bendir á þrennt sem þarf til að auka öryggið.

1. Geimsjúkrabíll á braut um jörðu

Geimskip á borð við litlu bandarísku geimferjuna X37B sem getur haldist á braut um jörðu í svo sem tvö ár í einu, gæti brugðist hratt við og komið geimförum til bjargar. Annar kostur er að hafa geimfar alltaf tilbúið í skotstöðu.

2. Öll geimför þurfa að hafa tengibúnað

Nauðstöddum geimförum er því aðeins hægt að bjarga yfir í annað geimfar að unnt sé að tengja þau saman. Til þess þurfa geimskip allra þjóða að hafa tengibúnað og hann þarf að vera staðlaður.

3. Geimskip eiga að fara saman í flota

Á lengri ferðum, t.d. til tunglsins eða Mars mælir Grant Gates með því að fleiri geimskip fylgist að. Fari eitthvað úrskeiðis hjá einu, getur áhöfnin bjargað sér um borð í annað.

Ferðamenn án þrýstibúninga

SpaceX er enn sem komið er eina einkafyrirtækið sem getur sent ferðalanga í langar ferðir á braut umhverfis hnöttinn. Blue Origin og Virgin Galactic bjóða upp á mjög stuttar ferðir út í geim.

 

Hjá Blue Origin er allt að sex ferðalöngum skotið einum út í geiminn með 18 metra langri eldflaug, New Shepard og öll ferðin tekur aðeins 11 mínútur. Virgin Galactic getur líka tekið sex farþega í eldflaugadrifna geimfarinu SpaceShipTwo sem flogið er af tveimur flugmönnum.

 

Í báðum tilvikum fá ferðalangarnir aðeins þriggja mínútna þyngdarleysi en það telst einmitt aðalatriðið í þessum geimferðum. Rýmið er takmarkað en með sveiflum má ná þyngdarleysi um stund.

 

Maðurinn að baki Blue Origin er Jeff Bezos, stofnandi Amazon og margmilljarðamæringur. Þegar hann fór sjálfur í geimferð 20. júlí 2021 klæddist hann ekki geimbúningi með hjálmi, heldur bláum samfestingi og hafði kúrekahatt á höfði, kannski til að undirstrika að geimferðamennska minnir dálítið á villta vestrið að því er varðar lög og reglur. Það gilda sem sé engar reglur til að tryggja öryggi geimfaranna – þeir bera sjálfir ábyrgð á áhættunni og eiga einungis að vera upplýstir um hana.

Með SpaceShipTwo eldflaugaflugvélinni geta ferðamenn farið í skotferð út í geim, en þeir klæðast ekki þrýstibúningum, sem myndi vernda þá ef gat kæmi á farþegarýmið.

Í stuttum ferðum eru geimfararnir ekki klæddir þrýstibúningum eins og þeim sem notaðir eru í lengri ferðum, þegar farið er á braut um jörðu eða jafnvel til tunglsins. Þrýstibúningar með tilheyrandi hjálmi vernda gegn skyndilegu þrýstingsfalli, svo sem ef geimrusl gatar geimfarið. Gerist það lekur loftið hratt út og án búnings eru geimfararnir þá dauðans matur.

 

Það tekur innan við 15 sekúndur að missa meðvitund í tómarúmi og dauðinn fylgir innan tveggja mínútna eða svo vegna súrefnisskorts og blóðtappa af völdum bólumyndunar í blóði. Þau urðu einmitt örlög þriggja sovéskra geimfara 1971, þegar geimbúningar voru enn ekki orðnir staðalbúnaður.

Þrjú banaslys breyttu geimferðum

Alls hafa 15 manns týnt lífi í tengslum við geimferðir. En geimferðastofnanir hafa lært af slysunum. Einkum voru það þrjú slys sem leiddu til bættra öryggisráðstafana.

Smelltu á mynd til að sjá hana stærri með lýsingu

Ferðamannageimskot Blue Origin og Virgin Galactic hafa sætt gagnrýni, m.a. frá alþjóðasamtökunum „International Association for the Advancement of Space Safety“ sem hafa það markmið að auka öryggi í geimferðum. Vissulega fá ferðalangarnir aðeins nokkrar mínútur úti í geimnum en það er nóg til drepa þá ef loftþrýstingurinn fellur.

 

Öryggið væri mun meira ef fólk sæti fastspennt í sætunum og væri í geimbúningum alla ferðina. Það myndi á hinn bóginn valda erfiðleikum við sölu farmiðanna, þar eð þyngdarleysið er eitt helsta aðdráttaraflið.

 

Tunglið verður næsti áfangi

Þann 23. september sátu tveir sovéskir geimfarar tilbúnir til geimskots, þegar mörg hundruð tonn af eldsneyti Sojuz-eldflaugarinnar tóku skyndilega að brenna undir þeim. Til allrar lukku virkaði björgunarkerfið sem einmitt var hugsað til björgunar við slíkar aðstæður. Sex mínútum áður en eldflaugin sprakk lyftu litlar eldflaugar geimhylkinu og geimfararnir lentu heilu og höldnu í fallhlíf skammt frá skotpallinum.

LESTU EINNIG

Geimflaugar hafa þó nokkrum sinnum sprungið ýmist fyrir eða rétt eftir geimskot og þessi tími er því sá hluti geimferðarinnar sem geimferðastofnanir hafa mest hugað að öryggisviðbúnaði.

 

Geimferjurnar höfðu engan þess háttar öryggisbúnað og þess vegna fórust sjö geimfarar þegar geimferjan Challenger sprakk skömmu eftir flugtak 1986. Nú er notað sérstakt öryggiskerfi, „Launch abort“, við allar mannaðar geimferðir og reyndar ásamt fleiri öryggisráðstöfunum.

Öryggisbúnaður verndar geimfara

Hverjum áfanga í geimferð fylgja sérstakar hættur, sem geimferðaverkfræðingar reyna að sjá fyrir. Ýmsar öryggisráðstafanir eru þegar gerðar til björgunar en eitthvað fer úrskeiðis.

1. Neyðareldflaugar ræstar við sprengingu

Ef eldflaugin springur undir geimförunum við geimskot, virkjast neyðarkerfi. Litlir eldflaugahreyflar á geimhylkinu bera það frá eldflauginni þannig að hægt sé að láta það lenda í fallhlíf.

2. Eldflauginni kúplað frá við bilun

Þegar eldflaugin er komin vel áleiðis upp í lofthjúpinn getur bilun orðið til þess að geimfarið komist ekki út í geiminn. Þá er eldflauginni kúplað frá og geimhylkið látið lenda í fallhlíf.

3. Geimbúningur bjargar lífi eftir árekstur

Árekstur við geimrusl eða lítinn loftstein veldur því að loft tæmist úr geimfarinu. Geimbúningar fyllast af lofti og geta bjargað lífi geimfaranna ef gat myndast.

4. Aukafallhlífar tryggja mjúka lendingu

Við komuna til jarðar lendir geimhylkið í fallhlíf. Hjá NASA eru notaðar 2-4 fallhlífar og lending því tryggð þótt ein fellist ekki út. Rússar og Kínverjar nota eina stóra en hafa þó aðra til vara.

Öryggisbúnaður verndar geimfara

Hverjum áfanga í geimferð fylgja sérstakar hættur, sem geimferðaverkfræðingar reyna að sjá fyrir. Ýmsar öryggisráðstafanir eru þegar gerðar til björgunar en eitthvað fer úrskeiðis.

1. Neyðareldflaugar ræstar við sprengingu

Ef eldflaugin springur undir geimförunum við geimskot, virkjast neyðarkerfi. Litlir eldflaugahreyflar á geimhylkinu bera það frá eldflauginni þannig að hægt sé að láta það lenda í fallhlíf.

2. Eldflauginni kúplað frá við bilun

Þegar eldflaugin er komin vel áleiðis upp í lofthjúpinn getur bilun orðið til þess að geimfarið komist ekki út í geiminn. Þá er eldflauginni kúplað frá og geimhylkið látið lenda í fallhlíf.

3. Geimbúningur bjargar lífi eftir árekstur

Árekstur við geimrusl eða lítinn loftstein veldur því að loft tæmist úr geimfarinu. Geimbúningar fyllast af lofti og geta bjargað lífi geimfaranna ef gat myndast.

4. Aukafallhlífar tryggja mjúka lendingu

Við komuna til jarðar lendir geimhylkið í fallhlíf. Hjá NASA eru notaðar 2-4 fallhlífar og lending því tryggð þótt ein fellist ekki út. Rússar og Kínverjar nota eina stóra en hafa þó aðra til vara.

Þótt geimhylkið Orion sem NASA hyggst nota í framtíðarferðum til tunglsins sé búið neyðarbjörgunarkerfi, telur Grant Gates það ekki vera jafn öruggt og geimhylkin sem notuð voru í tunglferðunum kringum 1970. Apollo-geimfarið var nefnilega í raun tvískipt: svokölluð stýri- og þjónustueining, þar sem geimfararnir héldu til lengst af og svo sérstakt lendingarfar.

 

Einmitt þessi tvískipting skipti öllu máli í Apollo 13-leiðangrinum. Sprenging í stýri- og þjónustueiningunni skaðaði súrefnis- og straumflæðið en með dálítilli uppfinningasemi tókst geimförunum að nota lendingarfarið sem eins konar björgunarbát. Þeir þurftu að vísu að sætta sig við kulda og vatnsskort í þessu litla hylki sem aðeins var ætlað tveimur en komust þó allir lifandi til jarðar.

Orion-hylkið er án lendingarfars en geimfararnir eiga þess í stað að skipta um farartæki og flytja sig í sérstakt lendingarfar sem bíður á braut um tunglið.

 

Þeir eiga hins vegar að hafa annan björgunarkost því hjá NASA er ætlunin að byggja geimstöð á braut um tunglið í samvinnu við ESA, evrópsku geimferðastofnunina, JAXA í Japan og CSA í Kanada. Orion á því að geta tengst geimstöðinni Lunar Gateway og beðið þar eftir björgunarleiðangri frá jörðu.

Ef óhapp verður í mannaðri tunglferð, getur áhöfnin náð í skjól í geimstöðinni Lunar Gateway sem á að hringsóla um tunglið.

Tunglið verðu næsti stóri áfanginn í geimferðamennsku, ekki aðeins á Vesturlöndum heldur líka hjá Kínverjum og Rússum sem áætla svipaða geimstöð auk bækistöðvar niðri á tunglinu sjálfu. Grant Gates vonast til að þetta nýja tungl-kapphlaup marki jafnframt upphafið að alþjóðasamvinnu um björgunarþjónustu í geimnum þannig að fjölskyldur geimferðamanna framtíðar þurfi ekki að hafa svipaðar áhyggjur og konan hans.

BIRT: 20/10/2022

HÖFUNDUR: HENRIK BENDIX

HÖFUNDARÉTTUR MYNDA: Claus Lunau,© Inspiration4/Reuters/Ritzau Scanpix,© Blue Origin/AFP/Ritzau Scanpix, Elisa Haber,© Gene Blevins/REUTERS/Ritzau Scanpix,© NASA/Zuma Press/Ritzau Scanpix,

vinsælustu greinarnar

Lifandi vísindi

Lyf

Lifandi saga

Ertu áskrifandi að tímaritinu?

Áskrifendur að tímaritinu geta fengið frían aðgang að vefnum hér.

Innskráning

Ertu með áskrifandi að blaðinu?

Áskrifendur geta fengið áskrift af vefnum hér

FÁÐU AÐGANG AÐ VÍSINDI.IS

Viltu lesa greinina?

Fáðu aðgang að visindi.is

Ókeypis í 2 vikur!

Eftir það kostar eingöngu 1.390 kr. á mánuði og enginn uppsagnarfrestur.

Innifalið er aðgangur að öllum greinum á vefnum ásamt rafræna útgáfu af nýjustu tölublöðunum.

  • Fullur aðgangur að visindi.is
  • Frábærar myndir og myndbönd
  • Aðgengilegt í öllum snjalltækjum
  • Fullur aðgangur að gríðarlegu magni eldri greina
  • Nýjustu tölublöðin í rafrænu formi

Núverandi áskrifendur að tímaritinu fá að sjálfsögðu ókeypis aðgang að vefnum og þurfa bara að virkja aðgang sinn hér.

Ef þú ert þegar áskrifandi að visindi.is