Отказ системы жизнеобеспечения

Материал из Posmotre.li
Перейти к: навигация, поиск
Almalexia.jpgБлагая Альмалексия довольна
Это хорошая статья. Нам она нравится такой, какая она есть. Поэтому мы доверяем право сделать её ещё лучше только проверенным людям. Редактировать эту статью не могут анонимы и новички.

«В память о тех, кто принёс наивысшую жертву для того, чтобы другие могли достать до звёзд. Через тернии к звёздам — доброго пути, экипаж „Аполлона-1“[1]»
« Не всё можно починить »
— Кейли, Firefly «Out of gas»

Отказ системы жизнеобеспечения — это катастрофа, означающая, что у экипажа осталось чертовски мало времени на написание завещания, прощание с родными, молитвы и последний поцелуй. Вы удивлены тем, что в этом списке отсутствует пункт «ремонт системы жизнеобеспечения»? Отказ системы подразумевает то, что она… не функционирует. По разным причинам. То есть — содержание углекислого газа нарастает, температура падает, электричество кончилось — обычное дело в глубоком космосе. Давайте поглядим что мы можем с этим сделать. Забегая вперёд, я скажу, что пункт «ремонт системы жизнеобеспечения» в списке отсутствует потому, что зачастую это практически невозможно (системы жизнеобеспечения космических аппаратов как правило либо просто полностью дублируются, либо частично дублируются системами других модулей, либо предусмотрены варианты выхода из строя. Возможно что-то вида использования скафандров на время ремонта — на станции Салют-8 эти отказы были обычным делом). Понять это помогут нам капитан Мальколм Рейнольдс, экипаж миссии Союз Т-13 по ремонту Салюта-7, экипаж Аполлона-13 и — Бог да хранит в пути экипаж Аполлона-1.

Здесь следует заметить, что катастроф с человеческими жертвами за всю историю космонавтики было всего пять — упомянутый выше «Аполлон-1»[2], «Союз-1»[3], «Союз-11»[4], «Челленджер STS-51-L»[5], «Колумбия STS-107»[6]. Лишь одна из этих катастроф имеет отношение к системе жизнеобеспечения, и то — косвенно. А вот аварий было очень много — кто-то с надрывом говорит, что станцию Мир утопили очень зря? Её утопили очень вовремя, потому что весьма значительная часть былинных отказов различной степени тяжести произошла как раз на ней.

Содержание

Отказ сигнализации

Начну я пожалуй с самой большой (и очень редкой) проблемы всех отказов — отказ сигнализации. Почему? Потому что если следящая аппаратура не будет подавать сигналов о состоянии, вы не заметите, что что-то не так до тех пор, пока всё не станет настолько плохо, что вы это почувствуете. Например избыток кислорода вызывает эйфорию, а углекислого газа — головную боль. Возможно вы не обратите на это внимание, списывая всё на вид из окна и переутомление от высшей математики. А потом вы умрёте.

Это такого рода проблема, которая устранима только после ремонта основной системы, но добавляющая карту +2 к сложности и −2 к оставшемуся времени до мучительной смерти. Вам предстоит без каких-либо подсказок определить, что именно сломалось, и починить это до того, как вырубитесь. Вам решать, что чинить сначала — систему сигнализации — чтобы получить подсказку — или диагностировать и чинить всё то, о чем написано ниже — и только потом разбираться, что случилось с сигнализацией. Вполне возможно, что времени у вас хватит только на что-то одно.

В любом случае, опыт — решает. Человек, который уже встречался с ощущениями, которые сопровождают все эти поломки, узнает их сразу же и полезет проверять сигнализацию, а обнаружив, что она не работает — начнёт разбираться в духе «на этом корабле вообще хоть что-нибудь работает?!» Так что эта проблема в основном поджидает новичков.

Ну и наконец, следует заметить что этот тип отказов преследует либо экипажи ранних моделей космических кораблей, либо, в основном, хронических неудачников, потому что как и всё другое — датчики, сигнализаторы и схемы управления обычно многократно дублируются, и чтобы они вышли из строя все сразу нужно чтобы где-то недалеко взорвали ядерную бомбу (иными словами, вероятность этого крайне мала). Но в этом случае, вероятнее всего, после этого уже не будет нужды в том, чтобы чинить систему жизнеобеспечения. Как и в случае с разгерметизацией, когда времени на принятие решения не остаётся, а СРД либо пытается убить всех[7], открутив кислород на максимум, либо бездействует, потому что регулировка, в целях экономии, осуществляется вручную, а чтобы добраться до вентиля надо вылезти из ложемента, что не так-то просто сделать[8].

Так что у космонавтов насущной проблемой является не отказ, а глюки сигнализационной системы.

Отказ системы терморегуляции

Из основной статьи мы знаем, что человек по своей природе теплокровный, а потому способен греть окружающий воздух, правда там не сказано что он делает это не так сильно, как это делает центральный процессор в вашем компьютере, и это полная фигня по сравнению с тем, как жарится игровая видеокарта, пока ты гоняешь в Crysis. Это не сказано потому, что космическая электроника спроектирована с учётом минимального энергопотребления, и как следствия — минимального тепловыделения, иначе никакой системы охлаждения не хватит (и электропитания — учитывая производительность солнечных батарей, алкалиновых и никель-металлогидридных батареек и литий-ионных аккумуляторов). Но, они тоже выделяют тепло — если работают. Таким образом у нас два варианта: если электричество есть, но система терморегуляции не работает, космический корабль превратится в баню, а потом в пекло из-за отсутствия отвода тепла. Поэтому космонавт отключает к чёртовой матери всю нагрузку на электросеть и начинает думать, как починить охладитель, то есть проблема, образно выражаясь, сводится к ремонту кулера в компьютере (который обычно меняют, но если заменить нельзя — начинаются интересные эксперименты навроде «поставить на процессор консервную банку с водой») в случае с компьютером это работает, в случае с космическим кораблём — именно на этом принципе основана примитивная система пассивной терморегуляции открытого типа, и именно поэтому мы переходим ко второму варианту: рассчитанная на определённое тепловыделение система, перестав получать тепло, начинает замораживать космический корабль, как это случилось с Аполлоном-13. Что мы можем с этим сделать? Проблема решается на этапе проектирования — излишки тепла сбрасываются только при превышении температуры. Более современные системы занимаются рассеиванием тепла в пространстве — именно так работали старинные пассивные радиаторы для процессоров — большое количество тонких рёбер обеспечивают теплообмен радиатора с воздухом, и процессор не греется. Когда процессоры стали мощнее — сверху присобачили вентилятор и получился кулер. В случае с космосом такие штучки работают плохо, потому что в космосе воздуха нет, и теплообмен происходит не с помощью конвекции, а с помощью излучения в пространство ИК-лучей. Таким образом, в случае с работающей пассивной системой охлаждения проблемой является превращение корабля в морозилку, а экипажа в отморозков, а при не работающей — корабля в адское пекло, а экипажа в шашлык. При этом механический отказ этой системы — вещь малореальная. Основная проблема — в отказе электропитания, из-за чего и происходят все проблемы. см. ниже.

Станция Салют-7 и КК Аполлон-13 испытывали некоторые проблемы с терморегуляцией — первый замёрз так, что его пришлось неделю отогревать и производить ремонт, второй замёрз бы, но не успел — вошёл в атмосферу Земли и наконец согрелся (но вот экипаж простудиться всё же успел). Корабль Мальколма Рейнольдса «Серинити» после отказа энергосистемы также чуть не превратился в морозильник.

А ещё — это так, для справки, любителям войнушек в космосе — радиаторы охлаждения — это самая громоздкая часть корабля, имеющего на вооружении любой тип оружия кроме ракетного, и имеющего двигатели, отличные от химических — но в любом случае, повреждение их выводит из строя весь корабль, а экипаж, соответственно, поджаривается. По этой причине войны в космосе бессмысленны.

Отказ СОГС

Если капитана Рейнольдса не убьёт превращение Серинити в морозильную камеру, то уж нехватка воздуха его убьёт стопроцентно.

Итак, у нас отказала система система обеспечения газового состава (СОГС), рассмотренная в основной статье. Это означает две вещи: во-первых атмосфера больше не подпитывается кислородом, во-вторых нарастает содержание углекислого газа. Сто очков на барабане, что вы выбираете — смерть от кислородного голодания, или от отравления углекислым газом? И тот и другой варианты вам не понравятся, но второй наступит раньше. Давайте решать проблемы по мере важности.

Что мы знаем об углекислом газе? Его плотность составляет 1,97 кг/м³ при 101 кПа (760 миллиметрам ртутного столба), а процентное содержание в атмосфере на нашей планетке находится где-то в районе 0,038 % (остальное — 78 % азота, 21 % кислорода, 1 % водяного пара, и 1 % аргона, плюс всякая мелкая фигня). Если концентрация CO2 повысится до 2—4 % — у капитана Рейнольдса появится сонливость и слабость. При 7—10 % — развивается удушье, сопровождаемое головокружениями, головной болью и потерей сознания. Ну а дальше — только смерть. Мальколм Рейнольдс выдыхает в среднем около 5 — 18 литров углекислого газа в час, то есть 0,005-0,018м³ в час. При этом очевидно, что чем больше жилой объём, тем меньше скорость нарастания концентрации этой дряни. Нужно с этим что-то делать, верно? Давайте теперь посмотрим, каким именно способом у нас идёт утилизация CO2. Способ первый — адсорбция с помощью патрона-регенератора. Тут мы ничего сделать не можем — чтобы заставить патрон выпустить накопленный запас углекислоты, его нужно нагреть на несколько сотен градусов, а у нас ни один обогреватель столько не выдаст. Можно — в теории — вытащить патроны в космос и разместить возле сопла работающего двигателя. Прокипятив их таким образом, можно в теории заставить их ещё какое-то время поглощать углекислый газ, однако тут есть свои сложности (например, если двигатель неисправен, как на Аполлоне-13, или если включение двигателя исключает возврат домой в целости и сохранности). Если есть запас патронов от другой системы — можно воспользоваться опытом экипажа Аполлона-13 и придумать способ сделать их взаимозаменяемыми.

Второй способ — это использование в системе жизнеобеспечения газоразделителя, ХСА (холодильно-сушильного агрегата) и компрессора с баллоном — газоразделитель отделяет углекислый газ от смеси газов, холодильно-сушильный агрегат снижает его температуру и плотность, а компрессор закачивает эту дрянь в баллон, получается огнетушитель. Поломка любого из этих агрегатов делают невозможным отделение углекислого газа от воздуха и очистку атмосферы. И, к сожалению, они неремонтопригодны, так что пользуемся патрон-регенераторами и молимся.

Третий способ — это рециклинг CO2 — с помощью Огромного Количества Энергии молекула углекислого газа разбивается на кислород и углерод. Здесь следует заметить, что это чертовски прочная молекула, и по этой причине рециклинг углекислого газа — штука охренительно энергоёмкая, ну а образующаяся в процессе сажа способна загадить весь космический корабль. Так что всерьёз мы эту технологию рассматривать не будем (потому что умеющие это делать топливные элементы на твердосплавном электролите ещё только в разработке. Как сделают — у нас появится штуковина, греющаяся как ядерный реактор и выдающая очень много энергии, а пока этого нет — можно об этом не думать).

Как мы видим, поломка системы СОГС ведёт в большинстве случаев к неустранимым проблемам. Что же делать? Ну, поступить как водолазы, например. При повышении уровня CO2 до опасного предела — стравить часть воздуха, после чего восполнить недостачу кислородом до нужного давления. Внимание, процедуру нужно делать будучи в скафандре, иначе кирдык. Этот способ чреват переходом проблемы с углекислым газом во вторую проблему — проблему с кислородом.

Что мы знаем о кислороде? Что если его не будет — капитан Рейнольдс умрёт от кислородного голодания. А ещё — что если его будет в воздухе больше чем надо при высоком давлении — капитан Рейнольдс повторит судьбу экипажа Аполлона-1 (Боже, храни экипаж Аполлона-1!) Все трое сгорели меньше чем за минуту. Ну и — разложение одного литра воды даёт нам 604,69 литра кислорода (888,8 грамм). Таким образом, если капитан Рейнольдс наденет скафандр, будет регулировать уровень CO2 путём стравливания воздуха наружу (для разницы давлений придётся разгерметизировать Серинити), и будет восполнять кислород из баллона, или с помощью электролиза воды (если придумает, куда девать водород и как не взорваться при этом) — то протянет довольно долго при наличии воды. За это время, возможно, придёт помощь…

Ну и наконец, если поглощение углекислого газа работает нормально, а вот кислород кончился — начнёт очень медленно падать давление. Если объём помещения большой — вы очень долго этого не почувствуете, пока не загорится тревожная лампочка. Что делать? Электролиз воды, как и в предыдущем случае — самое простое решение. Смотрите не взорвитесь (здесь надо бы сказать, что космонавты, хорошо шарящие в химии и физике, смогут сделать достаточно надёжный электролизер с отделением водорода в отдельную ёмкость для выкидывания его за борт, однако это потребует много времени, инструментов и материалов, которых обычно в наличие нет — потому что на космическом корабле вообще не любят возить ремкомплекты. Вот станция — это уже другое дело, поищите в шлюзе — там валяется отвёртка, которую вы потеряли неделю назад).

Кончилась жратва

Космический мусор побил помидоры? Разгерметизировал оранжерею и бак для воды? Или — давление всего лишь упало настолько, что все тубы космического рациона полопались от перепада давления и их содержимое плавает в воздухе? Поздравляем, у вас действительно серьёзные проблемы. Я не буду повторять то, что было не раз сказано про время, которое человек может провести без еды и воды, я лишь скажу, что в космосе воду брать неоткуда — но она есть в нас. Мы выдыхаем 50 грамм воды в сутки, плюс ещё немного теряем с потом, и плюс ещё очень много теряем в случае диареи, что является причиной обезвоживания наряду с приёмом диуретиков. Всю эту воду можно дистиллировать и выпить. Не бойтесь, она кристально чистая. Так что — готовьте холодильно-сушильный агрегат, иначе будете лизать иней со стен!

Со жратвой сложнее, потому что еду нужно вырастить. Так что у вас остались ровно те запасы, которые у вас есть — постарайтесь их растянуть подольше, избегайте физических нагрузок, а потом можете прибегнуть к каннибализму. Но помните, что как только вы решите к нему прибегнуть — значит вы лишь оттягиваете неизбежное, ибо главная цель здесь — выиграть время, имея немного времени — можно что-нибудь придумать, а если вы дошли до каннибализма — значит вы ничего не придумали, но жить хотите. Вы позорите Дарвина. Убейте себя, вы слишком тупы, чтобы быть космонавтом.

Поломка туалета за четыре миллиона долларов

Не надо смеяться. Это на земле если в поезде сломается вакуумный туалет — вы можете посрать в другом вагоне, или вообще в окно. В космосе есть один момент, который этому мешает: невесомость. То есть, если вы не хотите дышать летающим в воздухе дерьмом — лучше всё-таки починить туалет, иначе вас ждёт смерть. К счастью, на время ремонта у вас есть запас памперсов.

Что из себя представляет среднестатистический космический туалет? Это привычный нам унитаз с устройством, которое засасывает в трубу продукты жизнедеятельности (и, нет, на Светлячке унитазы были обычные, там же есть система искусственной гравитации), эти самые продукты проходят через пару фильтров и разделяются на фракции — жидкие идут в рециклинг, твёрдые — в сублиматор. Если сломался унитаз, значит произошло одно из двух — или забились фильтры (а вот нефиг спускать в унитаз презервативы и окурки), или сломался насос. В первом случае требуется аккуратно заменить фильтры на запасные, во-втором — заняться ремонтом (обычно посредством замены насоса на рабочий), причём желательно всё это делать в противогазе, а по завершении ремонта заняться отмыванием космического корабля от разного дерьма, ибо практика показывает, что о том, что унитаз сломался — человек узнаёт только когда захочет им воспользоваться.

Отказ энергосистемы

И вот мы добрались до главного.

Самые большие проблемы ждут нас, когда система жизнеобеспечения лишилась электричества — или по причине короткого замыкания в проводке, или по причине отказа энергосистемы корабля. Капитан Рейнольдс столкнулся именно с этой проблемой — автономная система жизнеобеспечения оказалась уничтожена взрывом, а основная не могла работать ввиду недостатка энергии — двигатель корабля оказался повреждён и не мог вырабатывать энергию, а как я уже сказал выше — лайфсуппорт жрёт очень много энергии, аккумуляторы её дать не в состоянии. Что мы можем с этим всем сделать?

Я надеюсь, что прочитав эту статью, вы поймёте одну простую вещь: космос — не для воинов.

Примечания

  1. экипаж Аполлона-1 так и не попал в космос, они погибли не в полёте а на испытаниях, и на том месте расположена данная мемориальная доска. Кстати, если интересно, фраза „God spede you“ является довольно архаичной формой фразы, и означает „may God cause you to succeed“, и означает пожелание удачи отправляющемуся в путь; таким образом более правильно было бы перевести фразу как „(через тернии — к звездам), Бог да хранит в пути экипаж Аполлона-1“ — в том смысле, что в том месте они начали путь в Вечность
  2. Убит огнём на испытаниях — искра в атмосфере кислорода под давлением вызвала пожар, погибшие в муках (от удушья а не от ожогов) космонавты Эдвард Уайт, Вирджил Гриссом, Роджер Чаффи, так и не сумевшие открыть люк корабля (он открывался вовнутрь, под давлением его открыть было невозможно), покоятся с миром.
  3. Убит отказом парашютной системы — основной парашют не сработал, резервный не смог надуться будучи в аэродинамической тени — корабль намотал стропы, запутался и рухнул. Полковник Владимир Михайлович Комаров покоится с миром.
  4. Убит клапаном выравнивания давления. Боровшиеся до последнего космонавты Г. Т. Добровольский, В. Н. Волков и В. И. Пацаев, покоятся с миром
  5. Убит гидродинамическим торможением при перегрузке порядка 200 g после взлёта уровня KSP с отрывом твердотопливного ускорителя и расколбаса шаттла тем, что осталось от ракеты. Не успевшие понять что случилось, астронавты Майкл Смит, Френсис Скоби, Роналд МакНэйр, Эллисон Онидзука, Криста Маколифф, Грегори Джарвис, Джудит Резник покоятся с миром.
  6. Убит куском теплоизоляции при старте, но не знал об этом до входа в атмосферу, когда пробравшаяся в трещину плазма оторвала шаттлу крыло. Космонавты Рик Хасбэнд, Уильям МакКул, Майкл Андерсон, Лорел Кларк, Дэвид Браун, Калпана Чавла и Илан Рамон покоятся с миром.
  7. Восход-2 чуть не стал жертвой несогласованной работы СОГС и СРД — после выхода Леонова в космос в люке образовалась тепловая деформация, через которую начал улетучиваться воздух. СРД начала качать в кабину кислород, и экипаж настигла бы судьба Аполлона-1, если бы Леонов не включил (случайно) подачу сжатого воздуха из резервных баллонов, всё могло бы кончиться плохо. Проблемы Восхода-2 на этом не кончились, и то, что космонавты всё-таки смогли вернуться на Землю живыми — скорее чудо, нежели чем героизм или везение. По общему мнению современных конструкторов космических кораблей, Востоки и Восходы являлись гробами, в которых не то что человека, собаку страшно в космос запускать.
  8. Например, в 1971 году, упомянутый в самом начале статьи экипаж Союза-11 был убит клапаном выравнивания давления: за его открытием на высоте в 150 км последовало резкое падение давления ниже 50 кПа и гибель экипажа от декомпрессии. Космонавты пытались спастись, но из-за боли, потери слуха из-за лопнувших барабанных перепонок, тумана в кабине (следствие разгерметизации) и болтанки при спуске, закрыли не тот вентиль (расположенный как раз так, что до него было невозможно добраться будучи в кресле — на эту проблему указывали ещё лётчики-испытатели). Корабль сел нормально, экипаж откачать не удалось. Это повлекло за собой переработку конструкции аппарата, приборов управления, и появление инструкции проводить операции по подъёму/спуску только в скафандрах (см. строчку песни Боуи в исполнении Хэдфилда), место третьего члена экипажа заняла установка автономного обеспечения жизнедеятельности лёгких скафандров и баллоны со сжатым воздухом. Кроме этого все следующие корабли 7К («Союз») были оборудованы Товарищем Суховым в качестве бессменного третьего члена экипажа — так он с 70х годов и летает.
  9. РадиоИзотопный ТермоЭлектрический Генератор.
  10. Разница между батарейками, аккумуляторами и топливными ячейками такова: батарейки неперезаряжаемы, аккумуляторы — перезаряжаемы, топливные ячейки — это батарейки с подачей реагентов извне.
Личные инструменты
Пространства имён
Варианты
Действия
Навигация
Инструменты