Helserapport for den aldrende romstasjonen Mir

Av Per Arne Marthinsen

Det er ikke bare den russiske presidenten som har vært full av overraskelser den siste tiden. Russernes romstasjon Mir har også hatt sine sider. Den har gitt det internasjonale romfartssamfunnet mange ting å tenke på det siste halve året. I likhet med den russiske presidenten, har den overlevd mye lengre enn forventet.

Kjernemodulen til den russiske romstasjonen ble skutt opp 19. februar 1986, og var opprinnelig konstruert for å vare i fem år. Mot alle odds har den vært operativ i over 11. Det store spørsmålet som nå har dukket opp er: Er helsen til det russiske romprogrammet, med Mir i sentrum, sterk nok til å vare til år 2000?

Russerne er under et stort finansielt og politisk press for å holde romstasjonen i drift. NASA har gått med på å betale den russiske romorganisasjonen RKA 472 millioner dollar frem til 1998. For denne summen skal det gjennomføres ni sammenkoblinger mellom den amerikanske romfergen og Mir, og sju amerikanere skal gjennomføre lengre opphold om bord i den samme romstasjonen. Andre romorganisasjoner, som den tyske og den franske, har lovet å betale til sammen 60 millioner dollar for besøk om bord i Mir i perioden 1997 til 1999. Den russiske økonomien, eller mangelen på sådanne, truer det internasjonale samarbeidet om morgendagens internasjonale romstasjon. Denne skal erstatte Mir rett etter årtusenskiftet.

Den aldrende romstasjonens evne til å overleve blir stadig hardere prøvet. For russerne og de internasjonale samarbeidspartnerne er det et kappløp med tiden. Det er tydelig at tidens tann begynner å tære på romstasjonen. De siste månedene har den vært utsatt for en del problemer av meget kritisk karakter.

23. februar i år tok det fyr i en reserveoksygengenerator, og dette gjorde at mannskapet måtte bruke oksygenmasker i 36 timer etterpå. Reservegeneratoren var i bruk for å supplere den primære oksygengeneratoren av typen Elektron, siden det på det tidspunktet var seks personer om bord i stasjonen. (Disse var russerne Valerij Korzun, Aleksandr Kaleri, Vasilij Tsiblijev og Aleksandr Lazutkin samt amerikaneren Jerry Linenger og tyskeren Reinhold Ewald. Korzun, Kaleri og Ewald landet med Sojuz TM-24 2. mars.) Elektron fremstiller oksygen fra spillvann gjennom en elektrolyseprosess, og Mir har to slike generatorer, hvorav den ene før brannen var ute av drift. I begynnelsen av mars brøt den operative generatoren, lokalisert i Kvant 2, sammen. Da den andre generatoren, som befant seg i Kvant 1, ble startet for å overta, viste det seg at hydrogenmengden i den ble for stor, og mannskapet skrudde den av. Den amerikanske romfergen Atlantis brakte opp en ny elektrongenerator i mai, og tok med seg den defekte fra Kvant 2 tilbake til Jorden. Den andre var blitt reparert om bord. Frem til reparasjonen måtte mannskapet benytte et reserveoksygensystem maken til det som startet brannen i februar. På grunn av muligheten for en ny brann måtte mannskapet jevnlig stå klart med brannslukkere hver gang innholdet i en beholder med litiumperklorat skulle brennes for å danne oksygen.

I løpet av de 11 årene romstasjonen har vært i bane er det brent over 5000 litiumperkloratbokser, og av disse er det bare én som har tatt fyr. Tilsvarende systemer er blitt benyttet om bord i fly i mange år uten uhell, og anses for å være sikre.

Før et russisk forsyningsfartøy av typen Progress 6. april kunne bringe de nødvendige reservedeler opp til romstasjonen hadde det oppstått problemer med romstasjonens stillingskontrollsystem. I de minuttene det tok å koble inn reservesystemet, var romstasjonen begynt å komme ut av stilling, hvilket tvang mannskapet til å koble over til manuell styring for å få Mir tilbake under kontroll. Mir opererte med redusert kraftforsyning en tid etter dette.

Et antall sprekker i kjølesystemet i kjernemodulen så vel som i Kvant 2 er et av de mange problemene som har fremkalt usikkerhet rundt sikkerheten og romstasjonens helse.

Den lekkasjen som var oppstått da den amerikanske astronauten Shannon Lucid var om bord ble funnet og reparert, men det var fremdeles et antall mindre lekkasjer. Disse lekkasjene gjorde at kjølesystemet måtte skrus av med gitte mellomrom. Dette førte igjen til at luftrensesystemet om bord gikk varmt og måtte slås av, og var et av de mest plagsomme problemene utover våren, til tross for at kosmonautene fikk fjernet karbondioksiden i luften ved hjelp av beholdere med litiumhydroksid.

Lekkasjene i kjerne- og Kvant-modulene ble i løpet av våren funnet og reparert, og kjølesystemet igjen satt under trykk. Kjølesystemet i Kvant 2 ble reparert i april, og systemet i Kvant 1 i juni.

Disse problemene har ikke gjort store fysiske skader. Med den erfaring russerne har på dette området, mener de at dramatikken forbundet med problemene er overdimensjonert av NASA, som ikke har den samme erfaringen i rommet som russerne.

Det er totalt rapportert om fire tidligere branner på russiske romstasjoner, Mir inkludert. Russerne hevder at grunnen til at det er blitt fokusert på disse hendelsene er at det har vært amerikanere om bord. De mener at det ikke er noe som tyder på at romstasjonen ikke skulle kunne drives til år 2000.

Om de hadde denne meningen før den 25. juni i år, så er det mulig at de har endret den senere. Det som hendte den dagen viser at det å operere et romfartøy medfører en risiko som ikke kan overses på den kommende, internasjonale romstasjonen. De to russiske kosmonautene Vasilij Tsiblijev og Aleksandr Lazutkin og den amerikansk-britiske astronauten Michael Foale ble nok meget overrasket over det som hendte. For å sitere Foale: «Et meget spennende øyeblikk som absolutt fikk min største oppmerksomhet.» Russernes reaksjon var: «Gudskjelov, vi er i live.»

Det som skjedde var at forsyningsfartøyet Progress M-34 kom ut av kontroll under en manuell sammenkoblingsprøve etter at det var blitt lastet fullt av søppel som skulle brennes opp i atmosfæren. Årsaken til hendelsen kan ha vært at det rett og slett var blitt lastet for fullt, slik at Progress' tyngdepunkt ble forskjøvet og dermed gjorde fartøyet vanskelig å styre. Progress sneiet kjernemodulen uten å gjøre skade, men kolliderte deretter med Spektr-modulen, hvor det ødela en radiator og et solpanel. Det verste var imidlertid at det oppstod én eller flere lekkasjer i Spektr, slik at lufttrykket begynte å falle. Kosmonautene reagerte øyeblikkelig, og fikk lukket luken til Spektr, men for å få til dette måtte de kutte over en serie kabler for strømforsyning og dataoverføring som var strukket gjennom lukeåpningen. Dermed mistet man de 40-50 % av Mirs kraftproduksjon som solcellepanelene på Spektr stod for. Som en følge av dette måtte mannskapet skru av de fleste av instrumentene og systemene om bord for å kunne holde i gang de mest livsnødvendige. Normalt genererer solcellepanelene til Spektr 11 kW, som fordeles mellom Spektr, Kvant 2, Kristall og Priroda, mens panelene på resten av stasjonen genererer rundt 15 kW.

Som en følge av tapet av elektrisk kraft fra Spektr og mindre enn optimal belysning av stasjonens øvrige solcellepaneler begynte batteriene om bord å lades ut. I dagene rett etter kollisjonen måtte besetningen derfor benytte stillingskontrollmotorene på Sojuz til å holde Mirs fungerende solcellepaneler rettet mot Solen inntil de selv kunne gjenoppta automatisk innretting. 28. juni kunne denne styringen overlates til Mirs egne stillingskontrollmotorer

29. juni var batteriene om bord tilstrekkelig ladet til at de viktigste miljøkontrollsystemene igjen kunne settes i vanlig drift, og romstasjonens gyroer kunne overta Mirs stillingskontroll igjen.

Ulykken og den etterfølgende strømsvikten medførte at romstasjon ikke lenger kunne brukes til å utføre nevneverdig forskning. Spektr er den modulen som har vært brukt til de fleste amerikanske eksperimentene, og har vært bolig for de amerikanerne som har opphold seg om bord. Tilbake i den nå lufttomme modulen lå Foales personlige eiendeler og flere optiske disker med eksperimentdata. Den planlagte oppskytingen av forsyningsfartøyet Progress M-35 27. juni ble kort etter ulykken utsatt til 5. juli slik at reparasjonsutstyr, samt nytt utstyr til Foale, kunne tas med opp til Mir.

Det ble nå utviklet en plan for en intern EVA (Extra Vehicular Activity, det vil si arbeid utført av kosmonauter i romdrakt, vanligvis utenfor et romfartøy) der man skulle se nærmere på skadene i Spektr og erstatte en del av luken til modulen med en plate med koblingspunkter som ville gjøre det mulig å forbinde modulens solpaneler med resten av stasjonen. Denne platen ble laget på rekordtid og sendt opp med Progress M-35 5. juli. Progress ble styrt automatisk, og sammenkoblingen gikk uten problemer.

Det var meningen at Tsiblijev og Lazutkin skulle foreta EVAen i midten av juli. Det å gjennomføre en EVA inne i kjernemodulens sammenkoblingsnode og gjennom luken til Spektr ble sett på som en utfordring i seg selv, ikke minst fordi det ville være trangt om plassen med to romdraktkledte kosmonauter der. Man fryktet at det kunne sveve knust glass og kjemikalier rundt i Spektr som kunne skade romdraktene som kosmonautene har på seg. Imidlertid var russerne trygge på at kosmonautene ville takle oppgaven.

EVAen ble utsatt noen dager da man trengte mer tid til å trene på prosedyrene som ville være nødvendige. 13. juli viste det seg at Tsiblijev hadde ujevn hjerterytme, og det ble snart klart at han ikke kunne delta i EVAen, selv om han for øvrig følte seg i fin form.

Situasjonen førte til at russerne spurte NASA om Foale kunne ta over for Tsiblijev. NASA ga grønt lys, og treningen kunne starte.

I forbindelse med den forestående EVAen trente kosmonautene 16. juni på å koble Kristall-, Kvant 2- og Priroda-modulene fra kjernemodulen, siden lukene til disse ville måtte stenges under EVAen. Dessverre ble ved en feiltagelse en kabel til datamaskinen som sørger for at Mir har riktig stilling i forhold til Solen frakoblet. Dette gjorde situasjonen kritisk. Mir drev ut av den optimale stillingen i forhold til Solen, og batteriene ble tappet da strømproduksjonen avtok. Mannskapet var igjen nødt til å bruke Sojuz-fartøyet for å stabilisere Mir.

Muligens var kosmonautene så stresset etter de siste dagers hendelser at de ikke kontrollerte godt nok hvilke kabler som skulle fjernes. I ettertid er det kommet frem at det var Lazutkin som handlet på egen hånd uten tillatelse fra bakkekontrollen verken til å fjerne kabler eller endre systemkonfigurasjoner. Hadde han fått tillatelse, ville han nok blitt gjort oppmerksom på at reservesystemet skulle tilkobles før noen kabler ble fjernet.

Uansett førte episoden til at de fleste av systemene om bord atter en gang måtte skrus av, og det tok to-tre dager før strømsituasjonen var normalisert igjen.

Ferdkontrollen utenfor Moskva besluttet å utsette EVAen til etter at kosmonautene hadde fått avløsning i begynnelsen av august.

Tsiblijev og Lazutkin ble erstattet av Anatolij Solovjov og Pavel Vinogradov, som ble skutt opp med Sojuz TM-26 5. august. Tsiblijev og Lazutkin ble sendt tilbake til Jorden i Sojuz TM-25 etter 185 dager i rommet. De bragte med seg vannprøver for å få konstatert om vannet om bord kunne drikkes. Drikkevannet til kosmonautene er blant annet kondensvann som samles opp og går tilbake til Mirs vannforsyning. Det er viktig at dette vannet kan brukes som drikkevann. Romstasjonen har et begrenset vannforråd, og Mir ville ikke få tilført friskt vann før romfergen Atlantis kommer sent i september eller når neste Progress skytes opp tidlig i oktober. Vannprøver tatt tidlig i mai måned indikerte at det kondenserte vannet ikke kunne drikkes fordi det inneholdt etylenglykol fra det da utette kjølesystemet. Etter dette er kjølerørene blitt reparert, så man håpet at de siste prøvene ville være positive. Dette ville gi romstasjonen tre liter vann per dag i ekstra vannforsyning. Hver person om bord bruker ca to liter per dag. Fordi ikke-kritiske systemer har vært avskrudd i perioder etter kollisjonen har utstyret for ekstrahering av vann fra urin ikke vært i drift. Riktignok brukes ikke dette til drikkevann, men gjenvinnes til teknisk bruk. Når utstyret igjen er i drift vil det gi ytterligere to liter vann per dag.

Etter planen skulle Solovjov og Vinogradov gjennomføre sin EVA 20. august, men to dager før, mens Progress M-35 var i ferd med å kobles til stasjonen etter en periode i fri flukt, sviktet hoveddatamaskinen om bord. Solovjov fjernstyrte Progress til en vellykket sammenkobling, men mannskapet måtte enda en gang skru av det meste av stasjonens elektriske utstyr i påvente av at solpanelene skulle få ladet opp batteriene, som var blitt delvis tappet fordi Mir mistet stillingskontrollen.

20. august var datamaskinen i orden igjen, Mir i riktig stilling og batteriene fulladet, og 22. august kunne kosmonautene endelig ta fatt på arbeidet med luken til Spektr.

Solovjov og Vinogradov lyktes i å åpne luken til Spektr og koble strømkablene i modulen til det nye bakstykket på luken. Vinogradov lette forgjeves etter tegn til lekkasjer i Spektr, men fikk med seg flere datadisker og noen av Foales eiendeler ut før kosmonautene stengte luken igjen.

De nærmeste dagene arbeidet mannskapet med å koble strømkabler fra Mirs øvrige moduler til Spektr-luken, og etter hvert kunne Spektrs tre uskadde solpaneler begynne å levere strøm til resten av stasjonen igjen. Dessverre viste det seg at panelene ikke lenger lot seg innrette automatisk mot Solen, hvilket begrenset gevinsten av reparasjonen noe. Imidlertid konstaterte man at mesteparten av strømmen som gikk tapt etter kollisjonen nå var tilbake.

6. september tok Solovjov og Foale seg ut av stasjonen for å undersøke utsiden av Spektr og dreie solcellepanelene på modulen. Dessverre fant karene ingen utvetydige tegn til lekkasjer, hvilket kan gjøre det vanskelig å prøve seg på en fremtidig reparasjon av Spektr. De kunne dog fastslå at skroget under det skadede radiatorpanelet ikke var skadet, og at festepunktet for solpanelet viste tegn på skader som kunne ha med en lekkasje å gjøre. Dessuten fikk de vridd to av panelene mot Solen, og dette gjorde det mulig å øke strømproduksjonen enda et hakk.

Etter all denne suksessen måtte det selvsagt skje noe galt igjen. 8. september kræsjet hoveddatamaskinen på ny, og nok en gang måtte mannskapet gjennom den etter hvert vante rutinen med å skru av elektriske systemer, inkludert gyroene og systemene for miljøkontroll. Heldigvis kom ikke Mir vesentlig ut av stilling denne gangen, så batteriene ble ikke tappet. Det gikk derfor raskt å få systemene i gang igjen. Datamaskinen ble reparert ved at kosmonautene skiftet ut noen deler i den sentrale prosessorenheten.

Også 14. september takket datamaskinen for seg. Igjen gikk det med en dag eller to til å skru systemer av og på, men den store fordelen var nå at Mir hadde tilnærmet optimal kraftforsyning, og problemet ble ikke betraktet som særlig alvorlig av russerne. Defekte deler ble skiftet ut, og man bestemte seg for å sende opp en ny datamaskin med Atlantis 25. september.

På amerikansk side var imidlertid debatten i full gang om hvorvidt det var verdt å fortsette med langtidsoppholdene om bord i Mir. Ledende Kongress-representanter og deler av pressen krevde programmet avsluttet, og like til det siste var det usikkert om NASA ville la David Wolf overta etter Michael Foale på stasjonen. NASA var, gjennom sitt nære samarbeid med RKA, overbevist om at nye langtidsopphold var fullt ut forsvarlige, men nedsatte likevel diverse kommisjoner som skulle vurdere sikkerheten om bord i Mir.

Først klokken 16.00 norsk tid 25. september - drøyt tolv timer før oppskytingen av Atlantis på ferd STS-86 - kunne NASA-sjef Daniel Goldin kunngjøre at programmet fortsetter som planlagt. NASA hadde motstått politisk og populært press og lagt tekniske vurderinger til grunn for sin beslutning. Goldin påpekte i sin kunngjøring at det fortsatt er mye å hente på å drive forskning om bord i Mir og på å samle erfaringer om drift av romstasjoner. Han vektla også at Mir fortsatt var sikker nok for amerikanske astronauter. I skrivende stund er Atlantis på vei mot Mir etter en vellykket oppskyting klokken 04.34 norsk tid 26. september.

Russerne har uttalt at de vil prøve å reparere lekkasjene i Spektr, og Atlantis bringer med seg materialer som skal gjøre det mulig å tette disse. Selv om reparasjonsforsøkene utover høsten skulle lykkes, er det tvilsomt om Spektr igjen vil bli tatt i bruk som laboratorium og bolig. Likevel vil en delvis reparasjon være verdifull fordi den vil gi erfaringer som kan komme til nytte dersom tilsvarende situasjoner skulle oppstå på den internasjonale romstasjonen.

Et vesentlig spørsmål er selvfølgelig hvor lenge Mir vil fortsette å være sikker. Russernes måte å reparere på er av en slik karakter at den etter hvert kan stille sikkerheten på en enda større prøve. Det er stadig mangel på reservedeler og mange reparasjoner blir improvisert. I tillegg blir det tatt deler fra allerede operative reservesystemener. Dette er selvfølgelig en måte å spare tid og penger på, men hvis systemet igjen skulle feile, vil det være vanskeligere å reparere. Ved stadige improvisasjoner vil komponentsammensetningen i lengden forandre seg så mye at det ikke vil være mulig å bruke originale reservedeler. Det er mulig at denne måten å gjøre tingene på går tilbake til Sovjetunionens tid, da systemene nærmest etter politisk vedtak skulle fungere og reservedeler var vanskelige å få tak i. Hva grunnen enn måtte være, så er det ikke lett for russerne å endre en mangeårig tradisjon uten videre. Russiske ingeniører har sagt at de ser på romstasjonen som en bruktbil. Dersom den blir behandlet bra, er det ingen grunn til at den ikke skal vare.

Over en 10-årsperiode har vedlikeholdsbehovet på Mir vært økende. Mannskapet bruker en stor del av sin tid til vedlikehold. Vedlikeholdet omfatter alt fra å bytte batterier til å tørke av kondens fra overflaten på instrumenter for å unngå fremvekst av bakterier. Ellers foregår det et kontinuerlig vedlikehold av systemene om bord. Hovedforskjellen mellom den amerikanske romfergen og russernes Mir er at amerikanerne skifter ut deler etter angitte intervaller, mens russerne bytter ut deler først når de svikter. Russerne skriver ikke ned alt de foretar seg av vedlikehold. De påstår at dette heller ikke har skapt noen problemer gjennom de årene romstasjonen har vært aktiv.

Det at russerne har en annen filosofi for vedlikehold gjelder også ansvaret for hva som må gjøres. Dette ansvaret ligger hos den russiske bakkekontrollen. Kosmonautene skal på den måten få mer tid til å konsentrere seg om de oppgavene de skal utføre om bord. Ulempen med dette er at bakkekontrollen ikke alltid greier å holde rede på hva som må gjøres på grunn av kommunikasjonsproblemer med romstasjonen.

Det har funnet sted en økende forandring i det russiske romprogrammet siden Sovjetunionens tid. Noe av dette er med på å komplisere situasjonen. Det er blitt en stor mangel på nødvendig ekspertise i deres romprogram. I Sovjetunionens tid hadde de mange eksperter på alle områder. I dag er dette sterkt forandret. Vitenskapsmenn forlater romorganisasjonen på grunn av at den gir en liten prestisje og at lønningene er for lave. Dette er med på å skape krisesituasjoner når noe skjer som krever en rask reaksjon.

Noe som er tydelig for den som følger med på russisk romfart, er at det ikke blir sendt opp så mange Progress-forsyningsfartøyer til romstasjonen som tidligere. Denne situasjonen gjør at amerikanerne holder et ekstra våkent øye på hva som til en hver tid skjer.

De to mest kritiske situasjoner som kan oppstå om bord i et romfartøy er brann og at trykket synker. Hendelsene på Mir viser at romfart er risikofylt, men at selv katastrofale uhell kan takles.

Noe som er typisk for russiske romfartøyer, er at de er meget robuste og pålitelige. Russerne har mye større erfaring i å ha mennesker i rommet enn amerikanerne, og ingen russere har mistet livet i rommet siden 1971.

De kommende operasjonene for å få Mir bortimot fullt operativ igjen kan sammenlignes med hva amerikanerne måtte gjøre med Skylab og russerne med Saljut 7 for å få disse tilbake fra de «døde».

Noe av det som forbauser mest er at russerne har greid å holde liv i sitt romprogram så lenge som de har. Den russiske regjeringen er rett og slett blakk. Den kan ikke betale sine soldater, og den kan heller ikke opprettholde den nødvendige sikkerheten rundt kjernefysisk materiale. Det virker som om romstasjonen Mir er den eneste «luksus» man har igjen etter Sovjetunionens fall i 1989.

Det amerikanerne har oppnådd gjennom sitt samarbeid med russerne er en meget god innsikt i romstasjonen Mir og det russiske romprogrammet som utvilsomt vil være dem til god hjelp under byggingen og driften av den internasjonale romstasjonen.

Tekst til illustrasjon brukt i artikkelen

NASA-kontrollører er stasjonert ved det russiske kontrollsenteret for å koordinere de amerikanske astronautenes arbeid om bord i romstasjonen Mir. Kontrollsenteret holder her et våkent øye med en felles russisk-amerikansk EVA i april i år. (NASA)

Denne forenklede tegningen illustrerer hva som skjedde da Progress M-34 kom ut av drift og traff kjernemodulen og solpanelet til Spektr. Hendelsen er skissert på bakgrunn av bilder fra fjernsynskameraet på Progress. I stedet for å gå i retning av Kvant 1 kom fartøyet ut av kurs og drev mot kjernemodulen. Det er antatt at antenneseksjonen på Progress har vært borti den fremre og bakre delen av kjernemodulen før fartøyet traff et solpanel på Spektr-modulen. Den 7 tonn tunge Progress fløy deretter baklengs inn i selve Spektr. (Aviation Week & Space Technology)

Mir fotografert under en tidligere romfergeferd. Tekstene angir navnene på Mirs forskjellige moduler, og viser hvor de skadede områdene befinner seg. (NASA)

Dette bildet av Spektr viser ødeleggelsene forårsaket av Progress M-34. Til høyre det ødelagte solcellepanelet, og litt til venstre for midten en medtatt radiator. (RKA)

Den amerikanske astronauten Michael Foale sjekker sin Sojuz-drakt sammen med sin russiske kollega Vasilij Tsiblijev rett etter ankomst til Mir 17. mai i år. (NASA)

Michael Foale tar på seg den russiske Orlan-romdrakten under trening i Stjernebyen før sin ferd til Mir. Da bildet ble tatt var han i ferd med å øve på et oppdrag som Jerry Linenger skulle utføre under sitt opphold på romstasjonen. (NASA)

Etter å ha kommet inn i drakten blir Foale senket ned i en vanntank for å starte treningen for et opphold utenfor Mir. Foale gjennomgikk denne treningen da han var reserve for Jerry Linenger tidligere i år. (NASA)

Bildet viser noden hvor EVAen 22. august ble gjennomført. Valerij Korzun holder her i et sammenkoblingsadapter. Baksiden av et slikt adapter på luken til Spektr ble erstattet av en plate som gjorde det mulig å gjenopprette strømforsyningen fra Spektr til resten av Mir. (NASA)