.

Foto: El astronauta Chris Cassidy buscando las fugas en el EEI Créditos: NASA/JSC

Espacio

La necesaria misión de la EEI: resolver una misteriosa fuga de aire

1

Tres astronautas han trabajado en la búsqueda de la ubicación del escape, detectado hace unos meses. Ahora, saben en qué zona se encuentra, pero aún falta repararlo. El problema se agravará en el futuro: no todas las naves serán tan resistentes a las colisiones como la Estación Espacial Internacional

  • por Neel V. Patel | traducido por Ana Milutinovic
  • 05 Octubre, 2020

El pasado lunes, en medio de la noche, tres astronautas de la Estación Espacial Internacional (EEI) se despertaron por una llamada del control de la misión: había un agujero en un módulo en la zona rusa que provocaba la fuga del valioso aire de la estación, una nave de casi 128.000 millones de euros, y lo enviaba al vacío del espacio. La tarea que les encomendaron era localizar la ubicación precisa de la fuga y comprobar si podían repararla, ya que parecía haber aumentado de forma alarmante (una lectura errónea que después se atribuyó al cambio de temperatura en la cabina). En realidad, era una buena noticia.  

La EEI ha estado lidiando con la fuga de aire durante más de un año. Fue descubierta por primera vez en septiembre de 2019, cuando la NASA y sus socios observaron una ligera bajada en la presión del aire, si bien ese problema nunca ha representado una amenaza para la tripulación a bordo. Fue este agosto, después de que los equipos terrestres notaran que la fuga empeoraba, cuando se inició una investigación para finalmente encontrar la fuente y remediar el problema. 

Desde entonces, el astronauta estadounidense Chris Cassidy y los rusos Anatoly Ivanishin e Ivan Vagner han pasado varios fines de semana buscando en un solo módulo mientras cerraban el resto de las compuertas de la estación y realizaban mediciones de los cambios de presión del aire en los otros módulos. Después de varias noches con la tarea, el control de la misión determinó que la ubicación de la fuga estaba en el módulo Zvezda (que proporciona el soporte vital al lado ruso de la estación), lo que provocó la citada llamada el lunes por la noche. 

La EEI siempre pierde un poco de aire, pero solo se necesita reemplazar los depósitos de nitrógeno y oxígeno durante las misiones regulares de reabastecimiento. Pero el hecho de que la fuga empeorara supondría que los depósitos se tendrían que sustituir antes de lo planeado. También significaba que el agujero de la fuga podía haberse ampliado y podía crecer aún más si no se arreglaba pronto.

"Estas fugas son predecibles", afirmó el director ejecutivo del programa espacial tripulado de Rusia, Sergei Krikalyov, en una de sus intervenciones televisadas. "Lo que está sucediendo ahora es más que una fuga habitual y, naturalmente, si dura mucho tiempo, requerirá suministros de aire adicional a la estación".

Para encontrar la ubicación exacta de la fuga en Zvezda y poder repararla, Cassidy y sus compañeros de tripulación tendrán que pasar algún tiempo flotando por el módulo con un dispositivo en sus manos denominado detector de fugas ultrasónico, que identifica las frecuencias emitidas por el flujo de aire mientras sale desde pequeños agujeros y grietas. El ruido en la estación puede dificultar la detección de estas frecuencias, y es posible que la tripulación tenga que recorrer las zonas varias veces para encontrar la fuente. Una empresa quiere mejorar esta estrategia utilizando un robot automatizado capaz de "escuchar" las fugas e identificarlas en tiempo real, sin la necesidad de una mano humana. Al encontrar la fuente de la fuga, la repararán con un kit de resina epoxi.

Las fugas también pueden ocurrir de otras formas, además de por la pérdida de oxígeno. La EEI había solucionado anteriormente las fugas de amoniaco provenientes de los circuitos de enfriamiento de la estación. Debido a que el amoniaco es tóxico para los humanos, ese tipo de fugas requieren una acción inmediata, lo que implica realizar extensos paseos espaciales para identificar los agujeros en el sistema de refrigeración y repararlos. 

El problema actual demuestra que incluso una nave espacial tan bien diseñada y protegida como la EEI no es invulnerable. A medida que más países y empresas envíen a humanos en misiones tripuladas a la órbita, esas fugas serán mucho más comunes. No todas las naves espaciales serán tan resistentes a estos problemas como la EEI.

Hay un par de causas principales por las que se crea una fuga en una nave espacial. La mayor de la EEI en la memoria reciente se descubrió en agosto de 2018: un agujero de 2 milímetros en la nave espacial rusa Soyuz acoplada a la EEI en ese momento. Ese agujero probablemente el resultado de un error de perforación cometido durante la fabricación (aunque la agencia espacial rusa ha sido poco clara sobre la causa exacta). El misterio de esa filtración fue un gran tema para los teóricos de la conspiración, pero el hecho de que el agujero fuera el resultado accidental de un taladro fue una suerte. Un agujero de ese tipo es redondo y preciso, y no muy susceptible a grietas ni dilataciones. 

Pero cuando la EEI tiene una fuga sin una causa clara, el principal sospechoso es una colisión fortuita con un micrometeoroide o una pequeña pieza de escombros (algunos de apenas milímetros o menos). Los objetos en la órbita de la Tierra se mueven a velocidades extremadamente altas. La Estación Espacial Internacional, por ejemplo, se desplaza a una velocidad media de unos 7,66 kilómetros por segundo, unos 27.000 kilómetros por hora. Algunos micrometeoroides en el espacio se mueven a más de 43.400 kilómetros por hora. A esas velocidades tan altas, incluso los objetos más pequeños, de menos de un centímetro, pueden destrozar por completo otros objetos más grandes, como la bala de un arma. Ese tipo de colisión puede crear grietas o daños estructurales que se extienden por el resto del casco de la nave espacial o atraviesan el sistema de refrigeración con amoníaco. 

iss detecta fugas

Foto: Una vista del detector de fugas ultrasónico inalámbrico a bordo de la Estación Espacial Internacional. Créditos: NASA / Shane Kimbrough / JSC

Las naves espaciales presurizadas, generalmente diseñadas para la ocupación humana, son más vulnerables a estos problemas, ya que la presión interna ejerce un estrés adicional sobre el casco de la nave espacial. "Las grietas son más vulnerables a los factores de estrés adicional", asegura el ingeniero de la Universidad de Manitoba (Canadá) y experto en las colisiones de naves espaciales con escombros, Igor Telichev. "Un agujero, incluso uno grande, es por supuesto malo, pero una grieta podría empezar a expandirse por toda la estructura y amenazar su completa integridad". 

Los ingenieros intentan diseñar las naves espaciales con escudos capaces de soportar ciertas colisiones de micrometeoroides y pequeños trozos de basura espacial. Para la EEI, usaron el escudo Whipple, llamado así por su inventor, el difunto astrónomo de la Universidad de Harvard (EE. UU.) Fred Whipple. Se trata de un delgado protector exterior que está un poco alejado de la barrera principal de la nave espacial.  No detiene por completo los micrometeoroides entrantes u otros escombros pequeños, sino que rompe estos objetos en una nube de partículas pequeñas que se dispersan sobre un área grande, de forma que representan un peligro menor. Para la nave espacial, la diferencia sería entre recibir una sola bala grande y un puñado de perdigones. 

Hay varias variantes diferentes del escudo de Whipple: algunas, por ejemplo, están aumentadas con kevlar o relleno de cerámica entre las capas. La propia EEI tiene más de 100 distintas configuraciones del escudo Whipple, ya que algunas áreas son más vulnerables a las colisiones de micrometeoroides que otras. 

Pero como demuestra la experiencia de la estación con los impactos de micrometeoroides, los escudos Whipple no son infalibles. Los futuros vehículos para la tripulación y las estaciones espaciales que se fabricarán por mucho menos dinero que la EEI probablemente serán más vulnerables a las fugas provocadas por las colisiones con pequeños escombros y partículas. 

Cuando se construyó la EEI hace 20 años, pocos expertos podían anticipar cuántos objetos más atravesarían la órbita de la Tierra. Este problema incluso va a empeorar a medida que la industria espacial se expanda y se pongan en órbita más naves espaciales que nunca. Podemos construir escudos de protección que tengan en cuenta el entorno cambiante, pero ni siquiera los mejores modelos sobre la futura acumulación de escombros pueden predecirlo todo. 

En febrero de 2009, chocaron los satélites Iridium 33 y Kosmos-2251, creando una enorme cantidad de escombros que comenzó a circular por la órbita de la Tierra. Se identificaron y rastrearon las piezas más grandes, pero se permitió que los escombros de menos de 10 centímetros de longitud (piezas que aún representan una amenaza para el casco de una nave espacial), se desplazaran por el espacio sin ser detectados. Ese accidente mostró que los acontecimientos imprevistos podrían empeorar bastante el problema de proteger las naves espaciales. "Cualquier gran accidente podría cambiar drásticamente la situación y aumentar los riesgos para cualquier número de naves espaciales en órbita", afirma Telichev. "Lo que desarrollamos hoy puede que no sea lo suficientemente bueno para mañana".

El blindaje protector puede ayudar a prevenir la aparición de fugas, pero "este problema es inevitable", asegura Telichev. Eso significa que será aún más crítico poder aislar y reparar las fugas a medida que surjan.

Para Telichev y sus compañeros de tripulación, la solución realmente se reduce a una mejor gestión del propio espacio en sí y a disminuir la acumulación de piezas grandes y pequeñas de basura espacial. "Si los líderes mundiales no prestan atención a este problema en la actualidad", destaca, "no va a desaparecer por sí solo".

Cassidy y sus compañeros de tripulación aún buscaban la fuga en la mañana del pasado miércoles. Una misión de reabastecimiento Cygnus de Northrop Grumman estaba programada para ser lanzada el jueves por la noche, aunque finalmente se retrasó al viernes, seguida de otra misión Crew Dragon de SpaceX para el próxima 14 de octubre con el fin de llevar a otros tres astronautas a la EEI. Entre colocar los nuevos suministros y experimentos científicos y recibir a la nueva tripulación, no habrá mucho tiempo para encontrar la fuga en las próximas semanas. La presión, en sentido figurado, sigue aumentando.

Espacio

  1. Novedades sobre el agua en la Luna: en la superficie y a plena luz

    Nos costó tanto encontrarla que creíamos que sería muy escasa e inaccesible, pero dos nuevos estudios sugieren justo lo contrario. Han detectado moléculas en estructuras en forma de perla expuestas al Sol y una galaxia de microtrampas frías que la almacenan en forma de hielo

  2. OSIRIS-REx tuvo tanto éxito que ha perdido parte de la muestra de Bennu

    La NASA quería recoger un mínimo de 60 gramos de escombros del asteroide, pero la maniobra logró hacerse con más de dos kilos, superando la capacidad máxima de su almacén, lo que impide que la tapa se cierre y ha provocado una fuga de material que se está esparciendo por el espacio

  3. Todo indica que la NASA ha logrado recoger muestras de Bennu

    Su impresionante hazaña para enviar la nave OSIRIS-REx a la superficie del asteroide no solo se llevó a cabo con éxito sino que los análisis preliminares sugieren que fue capaz de recolectar escombros. Queda por ver si consiguió los 60 gramos de material que la agencia necesita para investigarlos correctamente