Το πείραμα πρόσδεσης της Olumbia το 1996 έφτασε σε απόσταση περίπου ενός χιλιομέτρου από την προγραμματισμένη ανάπτυξή του, πριν η σύνδεση αποτύχει. Με 19,7 χιλιόμετρα καλωδίου ανοιχτά, ο δορυφόρος διαχωρίστηκε από το διαστημικό λεωφορείο αφού ηλεκτρικό τόξο έκαψε μεγάλο μέρος του καλωδίου και τα υπόλοιπα νήματα υπέκυψαν λόγω τάσης.
Ένα καλώδιο που κινείται μέσα από το μαγνητικό πεδίο της Γης
Η έκθεση της ερευνητικής επιτροπής της NASA τοποθετεί τον αγωγό σε δυναμικό μείον 3.500 βολτ σε σχέση με την ηλεκτρική γείωση του διαστημοπλοίου σε παθητική λειτουργία αμέσως πριν από την αποτυχία. Η διακοπή τερμάτισε τις προγραμματισμένες λειτουργίες πρόσδεσης, αλλά δεν διέγραψε τις μετρήσεις που είχαν ήδη συλλεχθεί.
Η επαναπτήση του αμερικανο-ιταλικού συστήματος πρόσδεσης δορυφόρων, TSS-1R, εκτοξεύτηκε με το STS-75 στις 22 Φεβρουαρίου 1996. Η Ιταλία παρείχε τον δορυφόρο, ενώ το καλώδιο και ο εξοπλισμός ανάπτυξης ήταν κατασκευασμένα στις ΗΠΑ. Η περιγραφή της αποστολής της NASA περιγράφει ένα πρόγραμμα που αποσκοπεί στη διερεύνηση της συμπεριφοράς ενός συστήματος πρόσδεσης εντός της ιονόσφαιρας, της ηλεκτρικά φορτισμένης περιοχής της ανώτερης ατμόσφαιρας της Γης.
Η ηλεκτρική αρχή ήταν απλή ακόμη και αν το υλικό δεν ήταν. Ένας μακρύς αγωγός που κινείται μέσα στο μαγνητικό πεδίο της Γης αναπτύσσει μια τάση κατά μήκος του. Με μια κατάλληλη διαδρομή για την είσοδο και έξοδο φορτίου, αυτή η τάση μπορεί να οδηγήσει ρεύμα. Το περιβάλλον πλάσμα, που περιέχει φορτισμένα σωματίδια, μπορεί να αποτελέσει μέρος του κυκλώματος.
Η εξήγηση της NASA για το πείραμα διαστημικού ιμάντα κάνει μια ουσιαστική επιφύλαξη: η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται με αυτόν τον τρόπο προέρχεται από τροχιακή κίνηση. Οι μαγνητικές δυνάμεις αντιτίθενται στην κίνηση καθώς εξάγεται ενέργεια. Το πεδίο της Γης επιτρέπει τη μετατροπή. Δεν παρέχει απεριόριστη πηγή ενέργειας χωρίς αντίστοιχη αλλαγή αλλού.
Ο δορυφόρος ήταν μέρος μιας κινούμενης γεννήτριας
Κατ' αρχήν, η παροχή ηλεκτρικής ενέργειας και η αντιστροφή του κατάλληλου ρεύματος μπορεί να παράγει το αντίθετο αποτέλεσμα, βοηθώντας στην ανύψωση μιας τροχιάς. Η παραγωγή και η πρόωση είναι συνδεδεμένες εφαρμογές της αλληλεπίδρασης μεταξύ ενός αγωγού, ρεύματος και ενός πλανητικού μαγνητικού πεδίου.
Η μεγάλη ανάπτυξη προκάλεσε μια τοπική βλάβη
Το μήκος του καλωδίου καθιστά εύκολο να απεικονιστεί λανθασμένα το ατύχημα. Η βλάβη δεν απαιτούσε κάτι να χτυπήσει το μακρινό του άκρο. Οι ερευνητές εντόπισαν το τόξο στον εξοπλισμό ανάπτυξης κοντά στο διαστημικό λεωφορείο, ακολουθούμενο από το πέρασμα του κατεστραμμένου τμήματος στο βραχίονα.
Το συμβούλιο ανέφερε διαλείπουσα δημιουργία τόξου για περίπου εννέα δευτερόλεπτα καθώς το σχοινί κινούνταν με περίπου ένα μέτρο ανά δευτερόλεπτο. Η καύση αφαίρεσε μεγάλο μέρος του υλικού του, μετά το οποίο το κανονικό φορτίο περίπου 65 νιούτον, ή δύναμης 15 λιβρών, διαχώρισε ό,τι είχε απομείνει. Η επιθεώρηση του ανακτημένου άκρου εντόπισε απανθράκωση και μερικές κλωστές Κέβλαρ που τελικά είχαν αποτύχει λόγω τάσης.
Αυτή η ακολουθία έχει σημασία. Ένα καλώδιο μπορεί να παρουσιάσει μηχανική βλάβη την τελευταία στιγμή επειδή ένα ηλεκτρικό συμβάν έχει ήδη καταστρέψει την ικανότητά του να μεταφέρει ένα κατά τα άλλα συνηθισμένο φορτίο. Η περιγραφή του συμβάντος μόνο ως μια κομμένη γραμμή παραλείπει τη διαδικασία έναρξης.
Γιατί η μόνωση είχε σημασία στο διαστημικό περιβάλλον
Το εγχειρίδιο φόρτισης διαστημικών σκαφών της NASA συζητά το συμβάν ως παράδειγμα συνεχούς τόξου. Ένα ελάττωμα στη μόνωση του σχοινιού απελευθέρωσε παγιδευμένο αέριο, το οποίο ιονίστηκε και βοήθησε στη δημιουργία μιας ακούσιας αγώγιμης διαδρομής. Το ίδιο το ηλεκτρικό δυναμικό του σχοινιού παρείχε την ενέργεια που διατηρούσε την εκκένωση σε λειτουργία.
Επομένως, η υψηλή τάση σε τροχιά περιλαμβάνει περισσότερα από την επιλογή ενός καλωδίου αρκετά ισχυρού για να αντέξει τις δυνάμεις έλξης. Η μόνωση, το διαφεύγον αέριο, το περιβάλλον πλάσμα και το κοντινό υλικό επηρεάζουν όλα τα σημεία όπου μπορεί να διαδοθεί το ρεύμα. Συνθήκες που μοιάζουν με κενό μπορούν ακόμα να παρέχουν οδούς για μια ηλεκτρική εκκένωση.
Το εγχειρίδιο εξηγεί επίσης το συμβιβασμό σχεδιασμού. Ο περιορισμός του ρεύματος μπορεί να περιορίσει την ικανότητα διατήρησης ενός τόξου, αλλά αυτή η αποστολή αναζήτησε σκόπιμα σημαντικά ρεύματα για να διερευνήσει την ισχύ και την πρόωση. Ένα προστατευτικό μέτρο που θα μείωνε απότομα το ρεύμα θα περιόριζε επίσης τον σκοπό του πειράματος.
Η ίδια μελέτη διαπίστωσε ότι τα συλλεχθέντα ρεύματα ήταν δύο έως τέσσερις φορές μεγαλύτερα από τις προβλέψεις του συμβατικού μοντέλου που αξιολογήθηκε. Αν και οι διαθέσιμες παρατηρήσεις ήταν λιγότερες από τις προγραμματισμένες, βοήθησαν τους ερευνητές να προσδιορίσουν τη σχέση μεταξύ έντασης ρεύματος και τάσης στο σύστημα.
Μια μεταγενέστερη επιστημονική σύνοψη τόνισε τη σημασία της κίνησης ως προς το πλάσμα για την ερμηνεία της συλλογής ρεύματος. Ένας δορυφόρος σε τροχιά κινείται μέσα στο περιβάλλον του· αν το περιβάλλον αυτό αντιμετωπιστεί ως στατικό ηλεκτρικό υπόβαθρο, ενδέχεται να διαφύγουν της προσοχής συμπεριφορές που γίνονται εμφανείς μόνο κατά την πτήση.
Αυτά τα ευρήματα εξηγούν γιατί η αποστολή πρέπει να εκλαμβάνεται ως απώλεια εξοπλισμού που απέφερε όμως επιστημονικά οφέλη. Οι επιτυχημένες μετρήσεις δεν κατέστησαν αποδεκτή τη ζημιά στο καλώδιο, αλλά η αστοχία δεν ακύρωσε την αξία των προηγούμενων παρατηρήσεων.
www.wolrdenergynews.gr
