NASA har tillkännagivit planer på att den internationella rymdstationen (ISS) officiellt ska avvecklas 2031. Efter att dussintals uppskjutningar sedan 1998 fick stationen upp och in i omloppsbana kommer att få ner den en egen bedrift – riskerna är allvarliga om saker och ting gå fel.

NASA:s planer för avvecklingsoperationen kommer att kulminera i ett brinnande dopp i mitten av Stilla havet - en plats som kallas Point Nemo, även känd som "rymdfarkostkyrkogården", den längst bort från all civilisation.

Finding Point Nemo kommer att vara det sista stoppet i ett komplext och flerstegsuppdrag för att överföra verksamheten på ISS till nya kommersiella rymdstationer och för att föra den återstående strukturen säkert ner till jorden.

ISS, som ursprungligen togs i drift för en 15-årig livslängd, överlever alla förväntningar. Den har redan varit i drift i 21 år, och NASA har gett klartecken för ytterligare ett decennium och därmed fördubblat sin totala planerade tid i omloppsbana.

Syftet med ISS

ISS har möjliggjort ett stort steg för vetenskap och samarbete över mänskligheten, med fem olika rymdorganisationer (USA, Ryssland, Europa, Kanada och Japan). Modulerna och delarna av ISS har byggts successivt av många olika länder och kommer först i kontakt för första gången i rymden.

Den monumentala konglomeratstrukturen sträcker sig nu längs en fotbollsplan och är det största mänskligt skapade föremålet i rymden. Den är synlig med blotta ögat från jorden medan den genomför sina 16 dagliga banor och passerar 400 km över jordens yta.

Forskning i den så kallade mikrogravitationsmiljön vid ISS har gett genombrott inom läkemedelsupptäckt, vaccinutveckling och medicinska behandlingar under det senaste decenniet. ISS hjälper också till att övervaka jordens ekosystem och naturkatastrofer i realtid. Det används för att testa framtida rymdfarkoststeknologier och för att studera hälsoeffekter av långsiktiga rymdfärder för möjligheten av framtida mänsklig utforskning av solsystemet.

Trots att forskningen ombord tagit fart har NASA märkt tecken på att infrastruktur och komponenter saktar ner. För varje bana runt jorden blir ISS bränd av solstrålning på ena sidan och fryser på den andra. Dessa termiska extremer orsakar cyklisk expansion och sammandragning som sliter på materialet. Rymdstrålning förkolnar det genomskinliga glaset på solcellerna som används för att driva stationen, och upprepad dockning och avdockning orsakar gradvis strukturförsämring, vilket i slutändan kommer att leda till dess undergång.

Ökningen av flygande rymdskräp utgör också oplanerad och katastrofal risk för förstörelse. 2016 krossade en flygande färgfläck ett fönster, och bara förra året gick ISS-besättningen i evakueringsberedskap när Ryssland utplånade en död satellit med en missil, vilket fick tusentals skräpbitar att flyga förbi stationen i 5 km per sekund . Trots detta bedömer NASA att det finns "högt förtroende" för att stationen kommer att klara det till slutet av 2030.

Avvecklingsoperationen

Även om NASA har förbundit sig att behålla stationen fram till 2030, har dess partnerorganisationer ännu inte officiellt skrivit på, vilket innebär att det slutliga beslutet att ta bort bana kommer att bero på politik lika mycket som ingenjörskonst.

Om försämring eller oplanerad skada inträffar före den officiella avvecklingen, utgör en fritt fallande ISS allvarliga faror. Faktum är att det inte skulle vara den första rymdstationen som faller från himlen. 1979 fylldes inte NASAs Skylab-station på i tid och kraschade, utom kontroll, och lämnade bitar av stationen utspridda över Australien. Även om ingen kom till skada, ledde detta till reformer och riktlinjer för "design för undergång".

Design för undergång är en viktig princip för konstruktionen av satelliter och annan rymdinfrastruktur i omloppsbana. Föremål som faller fritt från omloppsbana måste sönderfalla i små bitar för att se till att de inte utgör en fara för människor på marken.

ISS är för stor för att uppfylla principen om konstruktion för död, varför vi behöver speciella operationer för de-orbit. Experter uppskattar att om det skulle krascha ner okontrollerat i ett storstadsområde, kan det värsta scenariot vara på skalan av en "9/11-händelse". Detta är dock högst osannolikt.

In the planned, controlled, de-orbit operation for the ISS, newly built modules will first detach from the main structure and remain in orbit to eventually recombine as parts of future space stations. The ISS will then be gently decelerated by onboard thrusters, causing its orbiting altitude to gradually lower over the course of a few months.

The remaining descent will be more rapid, but controlled by a series of spacecrafts sent to attach and steer the structure as it begins to plummet towards Earth. As it re-enters the atmosphere the majority of the structure will burn away, however the remaining mass should remain on a targeted trajectory to its deep-sea resting place.

A Russian space station was previously brought safely down in the same way, however the ISS is approximately four times larger, so an operation on this scale remains untested.

New era

Before complete de-orbit in 2031, the ISS will first undergo a transition phase to sustain the crucial scientific research currently being conducted, and to form the basis of new industries in space.

Jeff Bazos' Blue Origin recently announced plans to replace the ISS with the company's privately-operated space station. Other key players include Northropp Grumman and Axiom Space (partnered with SpaceX) who have a contract to start building modules off of the existing ISS as early as 2024.

There are also plans for a Russian space station which is likely to comprise of modules detached from the existing ISS. Meanwhile China launched the first module of their independent Tiangong Space Station last year, and plan to complete its expansion in the coming months.

At present, NASA and its partner agencies oversee the use of their jointly owned infrastructure and are consulted on operations due to their governing expertise. However, times are changing and NASA now purchases seats on board spacecraft owned by SpaceX. Ultimately, NASA will become just another customer of commercial operators.