Сначала – предыстория. На дворе, то есть на орбите, 15 мая 2019 года. Российские космонавты Олег Кононенко и Алексей Овчинин работают по программе ВКД (внекорабельной деятельности), а возвращаясь на станцию, забирают с собой аккуратно привязанное 10 лет назад к одному из поручней махровое полотенце. Подобный материал обычно используется космонавтами для протирки перчаток скафандра после соприкосновения с токсичными остатками топлива, которое остается на поверхности модулей.
Данный сверток ткани был оставлен 23 декабря 2008 года Юрием Лончаковым и американским космонавтом Майклом Финком на кронштейне 2312 в ходе выполнения сеанса ВКД (Майкл Финк даже оставил свой автограф на внутреннем участке ткани). Кононенко и Овчинину было дано задание забрать порыжевший со временем «объект» с собой. Внутри станции они запаковали его в герметичный контейнер, а после спуска, в сентябре 2019 года передали его ученым для исследования. Было интересно проверить состав загрязнения ткани, и соответственно, внешней поверхности станции, накопившегося на них за десятилетие, и возможной связи загрязняющих факторов с имеющимися микроповреждениями корпуса станции.
МКС под напряжением
Над проблемой таких микроповреждений российские ученые активно работали начиная с 80-х годов прошлого века. К примеру, в отделении гидроакустики ВНИИФТРИ был разработан и изготовлен «карманный» вариант прибора «Указатель течи» для выявления возможной утечки воздуха на станции «Мир». Начиная с 2008 года в связи с обнаружением множества очагов коррозии на внутренней поверхности гермокорпуса МКС было принято решение о разработке научной аппаратуры для фиксации деформации гермокорпуса по распространяющимся акустическим волнам. Технический проект по приборам, размещаемым внутри станции, был выполнен сотрудниками Научно–исследовательского отделения акустооптических измерений и лазерной оптоэлектроники института (это отделение было сформировано на базе лаборатории, основанной в 1966 году выдающимся академиком Владиславом Пустовойтом).
По словам заместителя начальника отделения Владимира Беляева, ученые пришли к выводу, что небольшая деструкция может возникать внутри корпуса космической станции из-за внутреннего давления, сырости, работы систем жизнеобеспечения станции и колебаниями температуры.
На поверхности станции найдены ДНК бактерий
– У вас были изначально предположения по поводу источников загрязнения с внешней стороны МКС? – спрашиваю я Беляева.
Мы предполагали три возможных источника, от которых на станции появляются рыжеватые или серые пятна. В числе первых рассматривалась внеземная пыль. «Если мы изучим ее, сможем узнать, из чего состоит космос!» – предвкушали мы. Второе предположение основывалось на земном происхождении, поскольку мазки с внешней поверхности МКС, взятые ранее, показали наличие земных микроорганизмов. В разное время в рамках эксперимента «Тест» были найдены ДНК бактерий, которые встречаются в почве Мадагаскара, и ДНК бактерий биопланктона из Баренцева моря. А методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии ученые обнаружили рений. Этот элемент присутствует при вулканических выбросах. У нас есть предположение, что своеобразным лифтом для доставки земных частиц на высоту 400 километров могли стать джеты (разряды молний, бьющих из грозового облака не в сторону Земли, а в сторону неба. — Авт.). В-третьих, мы надеялись, что найдем на поверхности станции следы ее всевозможных собственных выбросов, которые образуют внешнюю атмосферу МКС. К примеру, в пылевом осадке могут присутствовать материалы конденсации вещества отработанного топлива, многих других сопутствующих загрязнителей, которые способны вызвать появление технологических отложений. В этом осадке могут даже присутствовать частицы материалов корпуса МКС, образующиеся в результате микроповреждений конструктивных элементов.
– Так чего же там оказалось больше?
– Больше всего оказалось микрочастиц алюминия (основного конструкционного материала МКС) и кремния (компонента солнечных панелей и кварцевого стекла). Дальше по убывающей расположились: железо, магний, цинк и другие элементы, но в меньших количествах.
О чем «рассказало» полотенце
- Возвращенный космонавтами кусочек махровой ткани, накопивший загрязнения за десяток лет, подтвердил ранее полученные результаты?
- Да, похоже на то, – подключается к разговору инженер отделения Алексей Прядка. – Правда, с ним возникли некоторые сложности. Во-первых, хлопчатобумажная ткань не идеальна для подобных экспериментов, ведь она сделана из природного материала, который сам по себе имеет богатый минеральный состав. Во-вторых, ее упаковали в контейнер не в открытом космосе, а внутри жилого отсека, что также нарушает чистоту эксперимента, в третьих, – у нас не было контрольного образца, ведь полотенце, оставленное в космосе, было использовано нами как «ловушка» для внешних загрязнений по чистой случайности.
– И все-таки, о чем оно вам «рассказало»?
– Мы сразу обратили внимание на частичное разрушение самой ткани. Оно было похоже на результат интенсивного удара, к примеру, быстро летящей космической частицей, – говорит Беляев. – Для того чтобы проверить эту версию, мы привлекли сотрудников Физико-химического института РАН, которые сделали рентгеноструктурный анализ образцов. Но он показал, что ожидаемых нами кристаллических частиц в полотенце нет. Возможно, их вещество со временем успело улетучиться.
- А как «добывали» из полотенца другие элементы?
- Образец сначала высушили, потом взвесили, а затем растворили эту тряпочку до жидкого состояния в смеси соляной, фторводородной и азотной кислот в микроволновом поле, – поясняет Алексей Прядка. – Дело в том, что наш прибор – оптический спектрометр – работает только с растворами. Наряду с ним к исследованию был подключен ядерный реактор, который находится в ОИЯИ, в Дубне. В итоге, в отличие от наших предыдущих исследований загрязняющих элементов на внешней стороне станции, мы обнаружили в полотенце больше железа. Были в нем в незначительных, но всё-таки определяемых количествах совсем новые вещества, например, торий и уран. Мы предположили, что хлопок, из которого было сшито полотенце, мог выращиваться в местности, расположенной недалеко от мест ядерных испытаний.
- Чем объяснили наличие большого количества железа?
– Оно поставило нас в тупик, – говорит Владимир Беляев. – Сначала мы решили проверить версию о метеоритном веществе. Но, соотнеся между собой железо и никель, пришли к выводу, что оно не имеет ничего общего с метеоритами. Также разбилась наша версия и по поводу каменных метеоритов. Осталась только вероятность того, что их традиционные компоненты: кремний, фосфор, мышьяк, сурьма, медь и др. могут быть компонентами земной пыли.
– Был ли компонент, который вы не ожидали обнаружить при исследовании?
– Мы нашли иридий, но его оказалось слишком мало для метеоритов и слишком много для земного содержания. Обратили внимание на редкоземельные элементы, которые просто так ниоткуда не прилетят. Например, цинк и титан – это очень рассеянные элементы и их оказалось относительно много в ткани. Нашли мы также и следы рения. Он может быть свидетельством только земного переноса, потому что ни на самой станции, ни в космосе рения нет. Зато его много в вулкане «Кудрявом» на острове Итуруп. Рения там столько, что стоит уже вопрос о его промышленной добыче. Он используется, к примеру, для производства катализаторов, для микроэлектроники.
В общем, нам стало понятно, что осадки на внешней стороне МКС, включая полотенце, берутся со всех трех предполагаемых нами источников. Но все-таки больше всего меня заинтересовал другой вопрос: почему при наличии этих источников загрязнения, на МКС все еще много чистых поверхностей?
– Есть версия ответа?
– Есть рабочее объяснение, что их отбеливает солнечное облучение, – оно как бы испаряет грязь. На эту версию меня натолкнул один факт: все загрязненные места поручней или других частей модулей «смотрят» внутрь, а чистые – наружу.
Интересно, что в NASA только сейчас заинтересовались проблемой загрязнения и наличия жизни, то есть микроорганизмов, на внешней поверхности станции. Значит, российские ученые, которые начали их «инвентаризацию» еще семь лет назад, снова оказались впереди в целом направлении научных изысканий.