L-140: Ecco cosa fareste con una perdita di ammoniaca sulla ISS

https://www.astronautinews.it/2014/07/07/l-140-ecco-cosa-fareste-con-una-perdita-di-ammoniaca-sulla-iss/

Come già detto altre volte, lo scenario di perdita di ammoniaca è decisamente il più grave che possa capitare sulla ISS. Negli scenari peggiori, si potrebbe raggiungere una concentrazione letale nel modulo contaminato in meno di un minuto, nella maggior parte dei casi parliamo comunque di pochi minuti.
Per questo motivo gli astronauti sono addestrati ad eseguire delle manovre completamente memorizzate nel caso si svolga quest’emergenza, perchè non c’é assolutamente il tempo di prendere delle procedure. In sostanza corrono tutti al PMA1, si tolgono i vestiti (che potrebbero essere contaminati), entrano nel modulo russo e si chiudono l’hatch dietro. A quel punto, come dice Samantha, devono passare dalla maschera di ossigeno a quella contro l’ammoniaca…

Una volta indossati i respiratori, facciamo un certo numero di respiri di purificazione per liberarci dell’eventuale ammoniaca all’interno del cappuccio. Solo allora riapriamo gli occhi.

…e questa è davvero la parte peggiore secondo me. Gli astronauti chiduono gli occhi, si tolgono la maschera di ossigeno e si infilano quella anti ammoniaca. A quel punto, siccome presuppongono che l’interno della maschera possa essere contaminato, eseguono un ciclo in cui:

  1. inspirano aria (che viene filtrata dalla maschera)
  2. espirano metà dell’aria nei polmoni nella maschera per gonfiarla, e l’altra metá nel respiratore della maschera per pulirlo in caso sia contaminato
  3. ripetono i passi 1 e 2 finchè la maschera non è totalmente gonfia
  4. premendo con le mani contro la testa, sgonfiano la maschera completamente per buttare fuori l’aria potenzialmente contaminata (dall’aver toccato l’interno della maschera)
  5. ricominciano il ciclo dal numero 1

Questo ciclo deve essere ripetuto 3-4 volte per essere sicuri che la maschera sia pulita, per un totale di circa 3-4 minuti, il tutto con gli occhi chiusi, senza avere idea di quello che succede intorno e di come stanno gli altri astronauti.

Vi allego una foto della maschera che indossa Samantha nel suo post, che ho fatto a Houston un paio di settimane fa. Viene chiamata genericamente emergency mask, ci si possono montare dei filtri per l’ammoniaca (quello di sinistra nella foto) o per i prodotti di combustione in caso di incendio (quello di destra).
I filtri hanno durata molto lunga, operativamente il limite di utilizzo non è dato dai filtri ma dal “crew comfort”: non si vuole che l’equipaggio stia più di otto ore con la maschera addosso, perché in quel modo non possono bere né mangiare. Se si dovesse capire da terra che in otto ore non si riesce a creare una zona pulita per poter togliere le maschere (quindi con meno di 100 ppm di ammoniaca), si procederebbe comunque all’evacuazione della stazione.

Una cosa secondo me interessante è che nel caso la Soyuz venga trovata contaminata di ammoniaca (i.e. nel caso peggiore), gli astronauti devono isolarvisi all’interno indossando le maschere. Il fatto di avere 3 astronauti nella capsula che respirano dentro alle maschere e quindi attraverso i filtri permette di pulire l’atmosfera dentro la Soyuz a suffcienza per stabilire una zona sicura dove eventualmente potersi togliere la maschera.


Se l’USOS rimanesse contaminato e isolato da quello russo durante la procedura, sarebbe possibile recuperarlo in qualche modo, per esempio depressurizzandolo e ripressurizzandolo?

Ho provato a chiederlo a Samantha su G+, ma non mi ha risposto. Immagino dipenda dall’entità della contaminazione. Ho paura che depressurizzando potresti peggiorare le cose, se c’è una pedita arriva all’acqua degli scambiatori, a quel punto evaporerebbe tutta, con blocchi di ghiaccio qui e là. Forse uno scenario ancora peggiore. Credo che sarebbe possibile togliere alimentazione a tutti i carichi per ridurre al minimo la generazione di calore, e chiudere la circolazione dell’acqua nel circuito incriminato; ma poi come si fa a pulire l’atmosfera?

(l’ammoniaca è un composto interessante, quando avevo 15 anni la mia “sigla” in CB era NH3 :wink: )

Sacrilegio! Chiedi prima a lei che a me!?!? :fearful: :spank: :stuck_out_tongue_winking_eye:
Cmq non ti ha risposto perché non lo sa, o meglio, perché gli scenari possibili sono davvero troppi e troppo complessi per rispondere in maniera concisa e precisa. :wink:

Il problema è che le materie plastiche si impregnano di ammoniaca, quindi anche depressurizzando e ripressurizzando un modulo si potrebbe pulire l’atmosfera ma avere ancora le pareti degli ISPR impregnate di ammoniaca. Quell’ammoniaca poi attraverso il processo di off-gassing contaminerebbe di nuovo l’atmosfera e saremmo a punto daccapo.

E l’hatch del modulo sarebbe comunque aperto (l’equipaggio corre verso il segmento russo, non ha tempo di chiudere gli hatch). Quindi prima di tutto bisognerebbe raggiungere una concentrazione tale da poter far rientrare l’equipaggio nell’USOS e chiudere l’hatch, a meno di non depressurizzare l’intero USOS.

E le valvole che useremmo per depressurizzare non sono state certificate per aria mista ad ammoniaca. Il che significa che se la concentrazione è troppo alta, l’ammoniaca potrebbe attaccare le guarnizioni, col risultato che quando richiudiamo le valvole ci sono comunque delle perdite e non riusciamo più a pressurizzare il modulo. Dalla padella nella brace :wink:

Quindi sì, dipende tutto da quanta ammoniaca c’è nell’aria.

Una delle cose interessanti dell’ammoniaca è che è molto idrofila. Sì atttacca a tutto quello è che umido.
La cosa brutta è che quindi si attacca alla pelle degli astronauti. La cosa meno brutta è che si attacca agli heat-exchanger che controllano l’umidità. Il che significa che se lasci al ventilazione e il controllo di temperatura attivi riesci a togliere ammoniaca dall’aria. Di contro, contamini gli HX, e il sistema che recupera l’acqua di condensa. Ma in certe situazioni questo potrebbe essere preferibile (pur di mantenere pulita l’acqua potabile dell’equipaggio).

In generale comunque il modo piu immediato per pulire l’aria sono le maschere degli astronauti. Ci sono vari spare di quei filtri a bordo, quindi volendo si potrebbe mandare gli astronauti nelll’USOS e farli respirare un po’ finchè l’aria non si pulisce. Ci sono poi dei filtri che si possono attaccare a un ventilatore portatile (vedi foto allegata, un’altra di quelle fatte a Houston che aspettava di essere caricata). Quindi si potrebbe far rientrare l’equipaggio quel tanto che basta per montare questo ventilatore e lasciarlo funzionare per un po’. Di nuovo, dipende da quanta ammoniaca c’è e se è sicuro far rientrare l’equipaggio, visto che ad alte concentrazioni diventa estremamente irritante al contatto con la pelle.

In caso di gross-leak, ovvero di perdita abbastanza grande, da terra siamo in grado di capire in quale modulo si è verificata la perdita, leggendo le pressioni del sistema ITCS: la perdita si verifica nell’interface heat exchanger, che é il punto di contatto tra ETCS e ITCS. Considerando che il loop esterno dell’ammoniaca è a circa 20 atmosfere e quello interno è a circa 2 atmosfere, se si verificasse una perdita di ammoniaca verso il loop interno vedremmo la pressione dell’accumulatore della pompa schizzare verso l’alto. E se dalla telemetria si riuscisse a capire dov’è la perdita, si potrebbe cercare di isolarla chiudendo delle valvole del circuito.

Una volta isolata la perdita, si cercherebbe di capire quanta ammoniaca abbiamo in cabina, e in base a quello si deciderebbe cosa fare. La reazione automatica del sistema spegne l’intermodule ventilation (IMV), in modo da cercare di non contaminare troppi moduli. Però gli hatch rimangono aperti, quindi prima o poi l’ammoniaca si diffonde. A seconda di qual’è il modulo che ha avuto il problema e di quanta ammoniaca c’è si potrebbe pensare di riattivare l’IMV per i moduli adiacenti in modo da miscelare l’ammoniaca in un volume più grande e quindi ridurne la concentrazione a livelli tali per cui è possibile far rientrare l’equipaggio.

Ma come vedi è fatto tutto con i “se” e i “ma”. Ho provato a essere conciso e alla fine per essere un pochino completo ho dovuto scrivere un poema :smiley:
In breve: non esiste una soluzione certa, non ci sono delle strategie già decise a parte quelle per salvare l’equipaggio. Se si dovesse verificare uno scenario del genere, per prima cosa si cercherebbe di assicurare una zona pulita nel segmento russo (isolandolo dall’USOS, miscelandone l’aria e usando i flitri delle maschere degli astronauti). Se si vedesse che si riesce a raggiungere una concentrazione tale da poter togliere le maschere entro 8 ore, allora almeno quella parte della ISS sarebbe salva. L’equipaggio potrebbe togliersi le maschere, nutrirsi e riposare. E nel frattempo ci sarebbero stati mille meeting a terra e si sarebbe deciso se è possibile salvare in qualche modo l’USOS e come :slight_smile:

Se ce ne fosse ancora bisogno, rinnovo la mia grande stima nei tuoi confronti :smiley:


Sarò telegrafico: thanks Buzz :wink:

Grazzzzzzzzzie Buzz!
Una marea di info!! :clap:

Io invece sono deluso… un OM che è anche passato dalla banda cittadina non va mica bene :rtfm: :rtfm: :rtfm:

ora mi dirai che usavi il gergo CB tipo gringhelle, barra pesante al posto di JL o /mobile…

Acris, la barra pesante allora non si usava, ma il QRM al buco luminoso era all’ordine del giorno (27x3=81, canale C TV a TO), il locale comando dei CC era ben informato, come pure l’Escopost :grin: - e stavo studiando per la licenza, son rimasto in CB dai 13 ai 16 anni. Allora era un percorso comune, quasi tutti gli amici del mio giro sono diventati OM.

Samantha mi ha risposto su G+, dicendo testualmente “+Marco Bruno Unfortunately not.”
Adesso le linko questa discussione. Ah!

Diciamo che ha scelto la risposta rapida e concisa :stuck_out_tongue_winking_eye:

Per quanto riguarda l’eventuale ripulitura del comparto USOS sarebbe di qualche utilità la presenza di Robonaut?

Di sicuro non nell’immediato, robonaut non mi sembra decisamente a un livello di sviluppo sufficiente per andare in giro da solo per la ISS. Magari fra qualche anno sì però.
Il problema è che l’ammoniaca è estremamente aggressiva, non è detto che una cosa progettata per stare nel vuoto possa anche sopportare un ambiente di aria con molta ammoniaca. Se Robonaut non è stato pensato per quello, probabilmente i suoi componenti si corroderebbero dopo pochi minuti…

PS: mentre spulciavo tra le foto del JSC ho trovato questa, che mostra l’altra maschera di emergenza di cui parla Samantha nel suo post. Si chiama Portable Breathing Apparatus (PBA), la sua bombola può dare ossigeno per pochi minuti; in sostanza serve per poter respirare mentre si scappa verso il modulo russo. Ce ne sono due in ogni modulo dell’USOS, gli astronauti sanno a memoria dove sono e sono addestrati a prenderle al volo mentre corrono verso la sezione russa in caso di emergenza. Una volta arrivati là passano all’emergency mask come ha scritto Samantha.


Quindi mi sembra di capire che una fuoriuscita di ammoniaca in cabina, a meno che non sia veramente minima, cambierebbe la storia della ISS.

Per ipotetiche stazioni successive alla ISS si sta studiando un qualcosa di alternativo oppure si dovrà sempre convivere con lo spettro ammoniaca?

Dire a un Flight Controllers la parola “ammonia” produce lo stesso effetto di quando dici a un bambino che chiami il Babau :stuck_out_tongue_winking_eye:

Domanda interessante. I russi non usano ammoniaca, usano acqua. È per questo che il lato russo è il safe heaven in caso di perdita di ammoniaca, perchè una volta che riesci a chiudere l’hatch del PMA1 e pulisci l’aria, sei al sicuro.

Però d’altronde un sistema termico esterno che usa l’ammoniaca è molto più efficiente di uno ad acqua, perchè l’ammoniaca va a temperature molto più basse senza ghiacciare. La sezione russa consuma molto meno potenza dell’USOS, il che significa che fa anche molta meno scienza. Probabilmente l’USOS non potrebbe essere cosí grande e fare tutto quello che fa se avesse un circuito ETCS ad acqua.

E fino a prova contraria i sistemi ad ammoniaca sono super sicuri, visto che in 25 anni di STS e 15 anni di ISS non è mai successo niente di grave. Gli Interface Heat Exchanger (IFHX) sono progettati in maniera super safe-life, tanto che fino a un paio di anni fa la perdita di ammoniaca in cabina era considerata un’anomalia “non credibile”; e l’ingegneria la pensa ancora così.
Noi delle operazioni siamo super “paranoici” e quindi considerando l’effetto devastante che questo scenario avrebbe prepariamo noi e l’equipaggio anche a quello. Ma in effetti è una possibilità estremamente remota.

Grazie Buzz. Risposta esauriente (come sempre). [emoji106]

Sempre interessante, thanks.
Altra domanda: immagino che scambiatori e pompe dell’ammonia siano ben separati. Un difetto alle pompe può produrre fluttuazioni di pressione (che già è a 20 bar) e quindi causare problemi agli scambiatori? E’ uno scenario contempalto date le ripetute avarie alle pompe?

Vai in dettagli di cui non sono molto esperto, visto che l’ETCS è controllato da NASA e noi non lo conosciamo in tutti i dettagli :slight_smile:

A pagina 5 di questo PDF puoi vedere lo schema dell’ETCS. Come vedi gli HX sono separati dalla pompa, e anche abbastanza lontani. Tutte le pompe hanno un accumulatore (in sostanza un contenitore con liquido da una parte, azoto gassoso dall’altra e un diaframma nel mezzo) che serve a mantenere costante la pressione del circuito e a compensare le fluttuazioni di pressione dovute a effetti dinamici o all’espansione termica dell’ammoniaca. I circuiti interni del TCS funzionano allo stesso modo, solo che hanno acqua invece che ammoniaca.