ISS – 15
Tormi Soorsk, Ülo Vaher
01.03.2016

Tormame, nina maas, mööda oma igapäevaseid käiguradu ega märkagi, et kõrgel kosmoses on juba 15 aastat tiirelnud inimmõistuse triumf, rahvusvaheline kosmosejaam ISS (International Space Station). Puhkaks korraks jalga ja tuletaks meelde, mis ja milleks… Muide, kas olete kogenud, et nooremate lugejate jaoks on kosmoselennud justkui alati olemas olnud?

Triumf? Siinkirjutaja püüab üldiselt kõiksugu paraadsõnu vältida, sest enamasti on nad sagedase kordamisega iivelduseni ära leierdatud. Aga seekord leidsin, et kui inimmõistuse puhul üldse saab rääkida nendest kõige-kõigematest, siis tehnilise-tehnoloogilise taiplikkuse üheks parimaks näiteks tuleks kahtlusteta pidada mainitud kosmosejaama. Läheb ju vaja sadu kõige kõrgemal tasemel omandatud distsipliine, et neid edukalt kokku sulatades midagi sellist valmistada.

Meeldetuletuseks
Olid kunagi Skylab, Saljut, Mir, Freedom, Spacelab… Ja siis välgatas korraks ajaloos ka ajajupike, kus kaks superriiki, Ameerika Ühendriigid ning Venemaa, astusid enam-vähem ühte jalga – sellest armuhetkest sündiski ISS. Kõik kosmosega seonduv on nii ülikallis, et isegi USA-taolisel superriigil oli üksinda raske kõiki taevaseid tulevankreid vedada. Aga eelmise sajandi üheksakümnendate keskpaigas tundus kosmos olevat ühegi pilveräbalata – tehes ettevalmistusi ühise kosmosejaama ehitamiseks, käisid ettevalmistusperioodi jooksul ameeriklaste kosmosesüstikud aastatel 1994–1998 Vene kosmosejaama Mir juures 11 korral ja seal töötas 7 jänkide kestusekspeditsiooni. Küllap paistis kõik ilus kõrvaltvaatajailegi, sest aegamööda liitusid programmiga ka ESA, Jaapan ja Kanada. Voilà!, võidi hüüda. Sest ameeriklastel oli raha ja neil olid kosmosesüstikud, mis suutsid üles viia seitsmeliikmelise meeskonna ning kuni 24 tonni kaaluvaid laboreid, venelastel jällegi oli hulgi kogemusi suure kosmosejaama (Mir koosnes viiest sektsioonist ning kaalus kokku 120 tonni) loomise ning tööshoidmisega, aga lisaks veel kosmoselaevad Sojuz ning veolaevad Progress.
Asi läkski päris kenasti käima. ISS sai füüsilise alguse esimese, Venemaal NASA tellimusel ja finantseerimisel ehitatud juht- ja kontrollmooduli Zarja viimisega orbiidile 20. novembril 1998 kanderaketi Proton abil. Zarja oli nagu ISSi vundament. Juba järgmisel kuul viis süstik Endeavour Zarja juurde USA sõlm-mooduli Unity, mis võimaldas tulevikus selle külge liita järjest uusi USAs ehitatud ISSi põhimooduleid. Tähtsaks etapiks oli ka Vene teenindusmooduli Zvezda toimetamine ISSile 2000. aasta juulis. Tolleaegse Venemaa finantsraskused olid nii suured, et puuduva miljoni dollari saamiseks oldi nõus isegi Pizza Huti reklaamlogo paigutamisega Zvezdale, mida varem poleks Venemaal kuidagi saanud juhtuda. Aga vaesed ei saa ju pirtsutada!
Nüüd olid ISSil olemas esialgsed kosmonautide elu- ja tööruumid ning põkkumissõlmed Sojuzi ja Progressi tarbeks. Esimene alaline meeskond saabus kosmosejaama 2. novembril 2000 täiustatud kosmoselaeval Sojuz TM-31.
Kujunes välja ka ISSi üldine töörütm. Sojuzid tõid jaama ja viisid sealt kolmeliikmelisi meeskondi, kes reeglina töötasid seal pool aastat, süstikutega tulid-läksid tavaliselt 1-2nädalased n-ö montaažimeeskonnad. Süstikute roll oligi põhiliselt suurte ja raskete moodulite toimetamine kosmosejaama – uurimislaborid ja neid ühendavad sõlm-moodulid, päikesepaneelid ja nende kandesõrestiku segmendid.
Eespool mainitud Euroopa Kosmoseagentuur ESA töötas jaama jaoks välja uurimislabori Columbus ning logistilised moodulid, Jaapan lisas uurimislabori Kibo ja Kanada distantsmanipulaatorid (robotkäed) Canadarm-1 ja -2, kui nimetada vaid nende riikide tähtsamaid panuseid.
ISS koosneb paarikümnest moodulist, mis on enamasti silindrikujulised, läbimõõduga üle 4 m ja pikkusega ligi 8 m (pikim 11,2 m). Esialgsete ilusate plaanide kohaselt pidi ISS valmima juba 2006. aastal, aga vahel on mõni asi liiga ilus, et olla tõsi. Ainuüksi Columbia õnnetu hukk 1. veebruaril 2003 katkestas süstikute lennud 2,5 aastaks. Ehitamisse tekkis ajaline tühik süstiku Endeavour lennust novembris 2002 kuni Atlantise lennuni septembris 2006. Lisaks rahamured – Venemaa ei suutnud või ei tahtnud omi kohustusi täita ning USA Kongressiski on rahaeraldisi mitu korda ringi otsustatud. Niigi on kogu projekt raha neelanud poolesajast paarisaja miljardi dollarini, oleneb, mida sinna hulka arvata. Aga kui raha on vähem kui kasutamiseks arvatud, siis tuleb asju ümber projekteerida ja ehitada, aeg aga lendab.

15 aasta kokkuvõte
NASA ja tema rahvusvahelised koostööpartnerid kavandavad üsna tõsimeeli inimeste lähetamist Marsile kusagil 2030–2040. Seetõttu on nüüd ISSil keskendutud üsna suurel määral füüsi(ka)listele, psühholoogilistele ning tehnoloogilistele katsetele, mis aitaks seda neli kuud kestvat lendu ja ülirasket Marsil viibimist ette valmistada.
Viieteist aastaga on ISSil töötanud 46 ekspeditsiooni. Seega justkui 3 meeskonda aastas, aga tegelikkuses on asi palju keerulisem – mõne astronaudi visiit jaama jääb üpris lühikeseks, teisel kestab üle aasta. Jaamas läbiviidud katsete ja eksperimentide põhjal on siiani kirjutatud üle 1200 teadustöö. Teaduslikke uurimusi on kokku loetletud üle 1760, neid on palunud teha vähemalt 83 riiki. Koos jaama kasvamisega on suurenenud vastavalt ka töös olevate eksperimentide arv – kui esimese ekspeditsiooni hallata oli 22 katset, siis neljakümne viiendal tuli tegelda 191ga ja neljakümne kuuendal lausa 250ga! Tegu on ka eri maade astronautide/teadlaste rahvusvahelise koostööpaigaga sõna otseses mõttes, sest jaama on külastanud ja seal teistega koos töötanud 220 inimest (osa mitu korda) 17st riigist. Lisaks on ju ISSi programmiga olnud hõivatud üle 100 000 inimese rohkem kui 500st lepingulisest firmast, mis omakorda olid USA 37st osariigist ning 16st muu maailma riigist. Väga tähtsaks loetakse, et üle 42 miljoni üliõpilase kogu maailmas on saanud õppetöös kasutada orbitaaljaamas sooritatud eksperimentide tulemusi või neis isegi osaleda.
Murranguliseks tehnoloogiliseks läbimurdeks – nii ISSi jaoks kui üleüldse – tuleb pidada 3D-printimist. Kui varem tuli sada korda mõelda, mida lennule kaasa võtta ja mida jätta, siis saab ehk tulevikus nii tööriistu kui vajaminevat varustust kosmoses ise valmistada. Tehnoloogia täpsustamiseks on NASA loonud õppe/katseprinteri, mis on jaama pardal 2014. aastast. Keerulistes tingimustes (kaalutus) saab esialgu valmistada üle 20 eseme 13 erineva disainiga. Esimeseks tööks sai näiteks nn tirriga silmusvõti, kusjuures võtme tegemiseks vajalik andmefail saadeti Maalt. Ega saa oodatagi, et tehnoloogia rakendumisel oleks kõikvõimalike detailide valmistamiseks vajalik andmebaas kosmoselaevas olemas.
Marsi lende silmas pidades on jaamas jõutud muljetavaldavate tulemusteni. Astronaudid sõid möödunud aasta augustis jaamas kasvatatud salatit – ja jäid ellu –, aga tänu vee taaskasutussüsteemile tuleb isegi kuni 65% kasutatavast veest taaskasutusest. Veest saadakse omakorda hapnikugeneraatorites elektrolüüsi teel toota hingamiseks hädavajalikku hapnikku. Kui varem läks elektrolüüsi tulemusena eraldunud vesinik kaotsi ehk väljutati avakosmosesse, siis nüüd kasutatakse seda vee tootmiseks, lisades jaamas alati leiduvat, väljahingamisel tekkinud ja kinnipüütud süsihappegaasi. Protsess ja seda sooritav aparatuur on keeruline – ainuüksi seadmele pilguheitmine tekitab kõhedust –, sest lisaks katalüsaatorite juhtimisele on vaja mängida ka rõhkude ning temperatuuridega (koolis õpitud Sabatieri reaktsioon).
Kauglendude korral kosmoses on elutegevuse tagamine peamine, ISSil saavutatu annab lootust selliste lendude õnnestumiseks. Viieteist aastaga on täiustatud kosmilist andmesidet, pandud edukale koostööle jaama süsteemid, saadud paremini aru inimorganismi funktsioneerimisest kosmose kaalutuses ja isoleerituses.

Ärevad ajad
Äsjamöödunud aasta, õigemini tsipa pikem periood andis mitmel korral ISSi tegevuse eest vastutavatele inimestele põhjuse seletada näiteks kongresmenidele, et raketiteadus on raketiteadus ja üksikud vead on siin möödapääsmatud.
ISSi juures koostööd tegevate USA ja Venemaa suhted on praegu nagu nad on, igaüks teab ise, ja siis ei saa olla väga kindel, kas jaama tööshoidmiseks vajalikud lennud Sojuzide ning Progressidega ikka toimuvad. Osalt seetõttu, osalt muudel põhjustel tekkis juba aastaid tagasi mõte anda võimalus ka erafirmadele. NASA valis uuteks koostööpartneriteks välja firmad SpaceXi ja Orbital ATK (veebruarist 2015, põhiosas endine Orbital Sciences Corporation), lisades neile ka Boeingu. Kõik tundus kena, aga siis hakkas juhtuma.
Wallopsi saare stardiplatsil lõikas 28. oktoobri 2014. aasta õhtupimedust ere startiva kanderaketi leegimöll, mis 15 sekundit hiljem asendus veelgi eredamat valgust andva leegipõrguga ning kõrvulukustava plahvatusega. Äsja startinud ja vaevalt end maast lahti rebinud kanderakett Antares hakkas äkki tagasi vajuma ja lennujuhtimiskeskusest antud käsuga õhiti rakett õhus. Plahvatust oli maapinnal tunda isegi 32 km eemal. Olematuks muutus 2294 kg üliväärtuslikku laadungit, mille kosmoselaev Cygnus 4 oleks pidanud viima ISSile. Cygnustele oleks see olnud neljas kosmoselend ISSi juurde ja Antarestele viies. Hilisema uurimise käigus leiti, et viga pidi olema mootori AJ-26 turbopumbas. AJ-26 pole midagi muud kui firmalt AeroJet uue markeeringu saanud, natuke üles vuntsitud (lisati lennuarvuti) nõukogude NK-33, milliseid Antarese rakette lennutav AeroJet ostis 1990ndate keskel Nõukogude Liidult 36 tükki, makstes igaühe eest 1,1 miljonit dollarit ja saades õiguse neid ka ise toota.
NK sai tähed konstruktori Nikolai Kuznetsovi nime järgi ja oli mõeldud Nõukogude Liidu Kuu-lendudeks hiidraketile N-1. Kuna selle raketiga tehtud neli üleslennutuskatset kõik ebaõnnestusid ja neist üks veel 3. juulil 1969. a suurima pauguga, mis maakeral ilma tuumapommideta on tehtud (ekvivalentne 6,93 kt TNTga), siis pandi kõik tööd N-1ga 1974. a seisma ja umbes 150 mootorit jäi vedelema. Aga ka 1969. aasta plahvatuse uurimise järeldus oli, et sellegi põhjustas ühe mootori turbopump! Vaevalt, et mõlemad olid kokku pandud peale palgapäeva – nõukogude ajal pidi poest tehnikavidinat ostes küll hoolega uurima, kas see oli tehtud kuu alguses või lõpus… Igatahes tahab AeroJet edaspidi Antarestel kasutada uuemaid venelaste mootoreid Energomash RD-181 (eksportvariandina RD-193).
Juba järgmisel päeval peale Cygnuse-Antarese äpardust jõudis ISSini vene veolaev Progress 2351 kg varustusega. 2015. aasta jaanuaris jõudis jaamani SpaceX-i Dragon, veebruaris Progress, aprillis taas Dragon – just nii nagu peab. Aga siis äpardusid kaks varustuslendu üksteise järel. Ega jaamas viibivatel astronautidel olnud seda kõige kergem pealt vaadata – ehkki jaamas peaks kõike olema mitme kuu varuga.
28. aprillil m.a startis järjekordne Sojuz, kandes veolaeva Progress seerianumbriga 426, milles omakorda oli 2357 kg varustust. Suur oli Vene lennujuhtide imestus, kui Progress madalale orbiidile jõudnuna hakkas käituma seninägematul viisil – siiani olid nad ju lennanud nagu mööda rööpaid. Enne Progressi eraldumist kanderaketi kolmandast astmest oli saadud nappe telemeetriaandmeid, et midagi on lahti veolaeva antennidega. Lennujuhtimiskeskusest tehti korduvaid katseid laeva juhtimine kontrolli alla saada, kuid see ei õnnestunud. Neljanda ülelennu ajal nähti veolaeva pardal olnud ja nüüd sisselülitatud telekaamerast, et laev pöörleb kontrollimatult. Hilisem uurimine näitas, et kanderaketi kolmas aste ei tahtnud kuidagi veolaevast eralduda, kahjustades katkendliku eraldumisega veolaeva ja selle antenne. Veolaev eraldatakse kanderaketist väikeste lõhkelaengute lõhkamisega kinnitusdetailide juures, ju siis mõni neist laenguist tõrkus. Selle põhjuseks võis omakorda olla asjaolu, et alles teist korda kasutati kanderaketina täiustatud Sojuzi ehk Sojuz-2.1a. 29. aprillil teatasid lennujuhid, et laeva ei õnnestu kontrolli alla saada ja see kukub maale tagasi vahemikus 7.–11. mai. 8. mail ta seda tegigi, kukutades allesjäänud tükid suure sisinaga Vaiksesse ookeani. 50,7 miljonit dollarit ja hulk väärt kraami oli läinud.
Seni end igapidi hästi näidanud tööhobune Progress oli äkki perutama hakanud. See polnud küll põhjuseks, miks 28. juunil läks starti just SpaceXi kanderakett Falcon 9, veolaev Dragon kukil – lend oli plaaniline. Panite tähele, jälle 28. kuupäev! Ning kärgataski, 2 minutit ning 19 sekundit pärast starti – hetkel, kui raketi teine aste pidi eralduma esimesest. Et rakett oli veel palja silmaga nähtav, siis nähti ka seda, kuidas teise astme juures tekkis äkki valge aurupilv. Rakett jätkas veel mõned sekundid tõusu kuni lõpliku purunemiseni. Raketist eraldunud veolaev jätkas lauge kaarega lendu mere suunas. Tedagi ei saanud päästa, sest stardifaasis olid langevarjud blokeeritud. E. Musk ütles peale õnnetust, et edaspidi peab saama sellised blokeeringud maalt saadetud käsklustega maha võtta.
Õnnetusjärgne uurimisega jõuti järelduseni, et oli purunenud ühe vedela hapniku paaki paigutatud heeliumiballooni tugi. Toe purunemisel purunes ka balloon ja äkitselt vabadusse pääsenud heelium tekitas kiiresti sellise ülerõhu, mis viis plahvatuseni. Heeliumi kontrollitult vedela hapniku paaki väljutades tekitatakse sinna piisav rõhk, et hapnik satuks turbopumpa vajaliku kiirusega, hapniku enda aurustumisest ei piisa vajaliku siserõhu tekitamiseks. Ilma selle sundsurvestamiseta tekiks turbopumba „imevas“ osas kavitatsioon ning pumba tõhusus kahaneks suurusjärgu võrra. Kogu asja juures sattus olema saatuse nöök, et üks väheseid töid, mida SpaceX alltöövõtuna sisse ostis, olid heeliumiballoonid ja nende toed, purunemiseni viis mittekvaliteetne materjal.
Ometigi oli see kanderaketi Falcon 9 jaoks juba 19. start ning ka täiustatud Falcon 9 v1.1 jaoks, millega seekord oli tegemist, juba 14s. Muide, selle lennuga taheti katsetada raketi esimese astme pehmet (tagasi)maandumist. Eesmärgiks on, et neidki saaks korduvalt kasutada. See katse luhtus, nagu olid aia taha läinud ka kaks eelmist, 2015. aasta jaanuaris ning aprillis, kuid m.a detsembris tehti õnnestunud katse. Seepeale loodeti kindlasti, et edasi tulevad õnnestumised, kuid 17. jaanuaril 2016 tehtud katse äpardus jällegi. Oli kummaline vaadata, et juba maandunud esimese astme alt kaob äkki tugijalg, aste kukub pikali ja plahvatab. Tagantjärele tarkusena põhjuski lihtne – kui tugijalg jõuab maandumisel alumisse positsiooni, peab ta lukustuma, aga suure atmosfääriniiskuse tõttu oli lukustusmehhanism kinni jäätunud ning seetõttu jalg n.ö „vajus alt“. Aga vähemalt nüüd peaks need tugijalad saama sellisteks, mis kannavad.
Pärast kahte järjestikku ebaõnnestunud starti võisid ärevust tunda ühtmoodi nii ISSil viibinud astronaudid kui maapealsed vastutajad. Õnneks ei ole Venemaa kosmosealases koostöös vinti üle keeranud ning 3. juulil m.a viis kanderakett Sojuz-U üles veolaeva Progress 2381 kg kaubaga. Augustis lendasid jaapanlaste H-IIB ja HTV-5, oktoobris Sojuz-U / Progress, detsembris Atlas V / Cygnus 4 ja Sojuz-2. 1a / Progress – loodame, et edaspidigi kõik sujub.

Tõmbaks siinkohal loole joone alla. Palun lugejal mitte pahandada, et ülevaade sai just selline – kui jaamas on üheaegselt käsil 250 katset ning neid on ennegi tehtud hulgi, siis on võimatu tekitada neist mingit asjalikku kokkuvõtet. Ja aitäh Kaido Tiigisoonele, kes seletas lahti heeliumi rolli Falconi hapnikupaagis!

Sarnased artiklid