«ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОГРАММЫ НАУЧНО-ПРИКЛАДНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ЭКСПЕРИМЕНТОВ (НПИ) НА РОССИЙСКОМ СЕГМЕНТЕ МЕЖДУНАРОДНОЙ КОСМИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ (РС МКС) 1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И МАТЕРИАЛЫ В УСЛОВИЯХ ...»

7. Технические исследования и эксперименты Цель Эксперименты предназначены для обеспечения безопасности МКС в части отработки средств и методов обнаружения мест утечек, причиной которых может являться, в том числе микродеструкция гермокорпуса.

Выполнение Начиная с января 2008 г. по настоящее время, на Российском сегменте МКС выполняются космические эксперименты «Бар» и «Эксперт».

В 2011 году проведены сеансы эксперимента «Бар» с использованием пироэндоскопа «Пирэн-В», доставленного на РС МКС позже остальных приборов, входящих в НА «Бар».

Проведенные сеансы позволили полностью выполнить научную программу КЭ, предусматривающую отработка принципов и методов контроля разгерметизации космической станции в труднодоступных местах и формирование базы данных фоновой обстановки по результатам мониторинга параметров среды обитания МКС.

Более, чем в 200-х зонах Российского сегмента МКС проведены исследования ультразвукового фона, создаваемого оборудованием.

Измерения обеспечили:

создание благоприятных условий пеленгации мест негерметичности ультразвуковым указателем течи УТ2 – 03 в случае возникновения утечки для 56 потенциально опасных зон расположения устройств, связанных с вакуумом;

возможность контроля зон повышенных ультразвуковых колебаний в запанельных пространствах, ускоряющих микродеструкцию гермокорпуса при наличии конденсата.

В сеансах КЭ «Бар» проведено картографирование температурных полей на гермокорпусе, выявлены потенциально опасные места возможного выпадения конденсата.

В ходе сеансов КЭ «Бар» выявлено около 40 зон, в которых возможно выпадение конденсата и зарегистрирован повышенный уровень ультразвуковых колебаний.

В выявленных потенциально опасных зонах проводится обследование состояния гермокорпуса пироэндоскопом «Пирэн-В» с регистрацией микросостояния поверхности.

Данные необходимы для последующего регулярного контроля динамики процесса микродеструкции и роста микроорганизмов-биодеструкторов.

Аппаратура Разработанный для исследований комплект диагностической научной аппаратуры «Бар»

предназначен для поиска мест разгерметизации модулей международной космической станции на основе анализа контролируемых параметров окружающей среды. Комплект включает приборы, использующие метод поиска мест негерметичности путем выявления локальной зоны тепловлажностной неоднородности, и приборы, использующие метод ультразвуковой пеленгации места утечки воздушной среды.

Результаты. В сеансах КЭ получен большой объем снимков микросостояния поверхности гермокорпуса, сделанных пироэндоскопом «Пирэн-В» в потенциально опасных зонах возможного развития процессов микродеструкции.

Для обследования выбирались зоны корпуса станции, имеющие дефекты поверхности или признаки видимого обрастания микроорганизмами. Полученные данные о состояния поверхности в ряде случаев позволяют специалистам установить вид микроорганизмов, контаминирующих поверхность, и оценить масштаб повреждения поверхности. На рисунках.... и.... приведены выборочные снимки микросотояния поверхности в обследованных зонах в 2011 г.

Регистрация пироэндоскопом микросостояния поверхности бирки на панели 307 СМ 1. В процессе проведения эксперимента реализован новый подход к оценке состояния гермокорпуса модулей РС МКС:

- на базе мониторинга внутриобъектовой среды и дистанционного температуры гермокорпуса выявлены потенциально опасные зоны возможного развития микродеструкции металла, как места возможной утечки и локальной потери прочности;

- микроскопирование выявленных зон позволило подтвердить в ряде случаев наличие признаков коррозионного процесса и контаминации поверхности микроорганизмами - биодеструкторами.

Разработанная и заполненная картированная база данных видеоизображений состояния зон, получаемых с помощью фотоаппарата Nikon, и микросостояния поверхности гермокорпуса в этих зонах, получаемых пироэндоскопом «Пирэн -В», может явиться базовой для создания паспорта коррозионного состояния модулей РС МКС, необходимого для обоснования продления ресурса гермокорпуса.

2. Полученные в КЭ «Бар» видеоизображения состояния зон (фотоаппарат Nikon) и микросостояния поверхности гермокорпуса в этих зонах (пироэндоскоп «Пирэн -В») составили основу картированной базы данных БД МАРVD (MSAccess), разработанной в КЭ «Бар». Пополняемая база данных позволяет:

визуально оценивать текущее состояния гермокорпуса;

анализировать динамику изменения, сравнивая с предшествующими видеоизображениями;

выбирать вид обработки поверхности и регламент обслуживания;

подтверждать и продлевать ресурс гермокорпуса.

Продолжительность КЭ «Бар» должна быть увеличена в связи со значимостью его результатов для обеспечения герметичности модулей РС МКС в условиях необходимости продления ресурса станции.

4. В результате продолжения работ можно будет:

- определить оптимальный регламент обслуживания (оценить возможную частоту работы за каждой панелью, имеющей опасные зоны) с учетом служебных операций по обслуживанию РС МКС связанных с открыванием панелей, за которыми находятся проблемные зоны;

- определить интервал времени, через который необходимо осуществлять повторный осмотр зон с зарегистрированными признаками микродеструкции для оценки динамики процесса.

- определить общее время, требуемое для конроля гермокорпуса за экспедицию, а также служебные операции помогающие контролю проблемных зон или препятствующие этому контролю.

5. Программа измерений фоновой акустической среды в обитаемых модулях РС МКС и статистическая обработка фактических данных должна обеспечить составление карты шумового загрязнения модулей и проведение аттестации рабочих зон модулей по допустимому времени пребывания экипажа в соответствии с нормами ГОСТа Р 50804-95.

6. Комплект приборов «Бар» может быть использован как прототип для штатной системы средств обнаружения мест разгерметизации внутри модулей РС МКС и совместно с картированной базой данных БД МАРVD как система контроля состояния гермокорпуса для подтверждения ресурса модулей РС МКС.

Космический эксперимент «Идентификация»

«Идентификация источников возмущений при нарушении условий микрогравитации на международной космической станции, идентификация параметров динамических моделей МКС на этапах ее сборки и эксплуатации, контроль уровней нагружения Научный руководитель А.И. Лиходед Постановщик эксперимента ФГУП ЦНИИмаш Цель:

Разработка методов идентификации места и характера источников возмущений, в результате действия которых могут быть нарушены условия микрогравитации на борту Международной космической станции.

Объект исследований: конструкция МКС.

Задачи эксперимента:

– идентификация (верификация) расчетных динамических моделей сборок МКС на основе сопоставления рассчитанных и замеренных ускорений в конструкции РС;

– апробация методики контроля фактических уровней нагружения конструкции при выполнении различных динамических операций, выявление мест и интерфейсов конструкции (в том числе в зоне АС) с наиболее высокими уровнями нагружения, критичными по несущей способности;

– установление фактических динамических характеристик (как в ходе развертывания, так и на последующей стадии эксплуатации станции) и диссипативных свойств конструкции сборок МКС различной конфигурации с целью их использования для идентификации расчетных моделей;

– получение спектральных характеристик по замеренным ускорениям при динамических операциях и их сопоставление с расчетными параметрами в обеспечение идентификации расчетных моделей;

– проведение в ходе орбитального строительства МКС серии специальных динамических экспериментов, заключающихся в формировании, моделировании и воспроизведении на борту станции различных типов внешних воздействий штатными средствами с регистрацией данных по ускорениям и последующим их использованием для определения фактических динамических и диссипативных характеристик конструкции;

– контроль фактических расчетных спектров циклического нагружения конструкции РС по амплитудным уровням внутренних силовых факторов в критических по ресурсу зонах.

Выполнение Эксперимент продолжается на МКС с основной экспедиции МКС-1 по настоящее время. В 2011 году было проведено 57 сеансов эксперимента. Эксперимент проводится без участия экипажа.

Аппаратура:

Система измерений ускорений и микроускорений, входящая в состав СБИ, включает в себя установленные на элементах силовой конструкции датчики АЛО 034 - 33 шт. в пяти сечениях на СМ и 14 шт. в трх сечениях на ФГБ и датчики ИМУ-128 (измерители микроускорений) на СМ (5 шт. в пяти сечениях) и ИМУ-128-02 на ФГБ (5 шт. в трх сечениях). Система обеспечивает получение данных по 47 параметрам с датчиков АЛО (33 параметра с СМ и 14 параметров с ФГБ) и по 60 параметрам с датчиков ИМУ ( параметров с СМ и 30 параметров с ФГБ).

Используемые датчики позволяют охватить диапазоны измерений по частоте от 0, Гц до 50 Гц и по амплитуде от 10–3 м/с2 до 5,6 м/с2. По сложившейся практике, условно ускорения от 0,01 м/с2 и менее отнесены к микроускорениям.

Результаты:

1. Собрана фактическая информация об амплитудных и частотных свойствах микроускорений, зафиксированных бортовыми акселерометрами при стыковках и расстыковках за всю историю эксплуатацию МКС. Полученные данные проклассифицированы по типам рассмотренных динамических операций. На основании анализа этой информации выявлены качественные закономерности в эволюции динамических характеристик конструкции МКС по мере ее развертывания и эксплуатации, а также проанализированы максимальные амплитуды перегрузок, зафиксированные различными группами бортовых акселерометров РС МКС. Результаты этой работы в дальнейшем будут использованы для решения задач идентификации параметров расчетных динамических моделей конструкции МКС и для выбора начальных приближений по частотам процессов при исследовании диссипативных характеристик станции.

2. Разработано программное обеспечение для анализа данных о мониторинговых сеансах. Проанализирована изменчивость спектрального состава микроускорений на борту РС МКС, зафиксированных при мониторинговых режимах (то есть при отсутствии каких-либо динамических операций), в процессе эксплуатации МКС.

3. Разработан новый расчетный программный комплекс для анализа взаимосвязи между силовым нагружением конструкции МКС и микрогравитационной обстановкой на ее борту путем решения прямых и обратных задач динамики (рисунок 1.7.6.1). Главными преимуществами этого комплекса по сравнению с предшествующими разработками являются повышение скорости вычислений при решении обратной задачи динамики и смягчение требований к исходным данным.

4. Выполнена систематизация имеющейся телеметрической информации по всем динамическим режимам с достоверно известными силовыми воздействиями на конструкцию МКС (это динамические орбитальные тесты ДПО и SDTO) и для этих режимов проведен сопоставительный анализ расчетных и экспериментальных микроускорений в обеспечение верификации используемых расчетных моделей.

Установлено, что в целом расчетные и экспериментальные временные зависимости ускорений в достаточной степени согласованы между собой, что свидетельствует об удовлетворительном соответствии используемых расчетных моделей конструкции МКС своим натурным объектам.

5. Выполнена расчетная реконструкция силовых контактных функций стыковки ОК Шаттл к МКС 10.09.2000 г. на основании телеметрической информации об ускорениях, полученных в ходе самого первого сеанса КЭ «Идентификация».

6. Проанализирована микрогравитационная обстановка на борту РС МКС, обусловленная выполнением космонавтами физических упражнений на велотренажере.

Выполнена расчетная реконструкция соответствующего силового воздействия на конструкцию МКС и на основании полученной информации получены оценки нагрузок в интерфейсах РС МКС.

7. Разработано и апробировано программное обеспечение, предназначенное для аппроксимации затухающих колебаний, фиксируемых бортовыми акселерометрами в ходе проведения сеансов КЭ «Идентификация», в форме сумм произведений затухающей экспоненты на осцилляционный сомножитель. Выполнение таких аппроксимаций позволяет уточнять собственные частоты конструкции станции и выявлять информацию о диссипативных характеристики конструкции МКС. В дальнейшем предлагается выполнить систематическое изучение диссипативных характеристик по конструкции МКС в зависимости от стадии ее развертывания.

8. Предложен способ вычисления частной производной по параметру варьирования совокупности переменных, описывающих массовые и жесткостные характеристики МКС, основанный на использовании техники теории возмущений линейных операторов. Этот способ в дальнейшем предлагается внедрить в разработанный в 2010 году программный комплекс по идентификации расчетных моделей конструкции МКС путем минимизации невязок между экспериментальными ускорениями и их расчетными аналогами.

9. Сформулированы предложения и требования в части информационного обеспечения проведения КЭ «Идентификация», а именно:

- требования по устранению недостатков получаемой информации, - предложения о взаимодействии с российскими и международными партнерами в части обмена телеметрической информацией об ускорениях на элементах конструкции МКС, - предложения о создании единой телеметрической системы, компоненты которой распределены на всей конструкции станции, - требования об установке акселерометров на всех вновь вводимых в эксплуатацию российских модулях, - требования по регулярному проведению динамических орбитальных тестов в обеспечение идентификации расчетных моделей конструкции МКС, - предложения по изменению подхода к экспресс-обработке информации, получаемой в результате проведения КЭ «Идентификация».

Сформулированы перспективные направления дальнейших работ по идентификации расчетных моделей конструкции МКС.

Публикации и свидетельства 1. Лиходед А. И., Введенский Н. Ю., Анисимов А. В., Сафронов В.Н., Титов В.А.

Нормативная база, математическое моделирование фактических нагрузок и оценка расходования механического ресурса конструкции Российского сегмента Международной космической станции. Космонавтика и ракетостроение, вып. 1(162), ЦНИИмаш, 2011, стр.

74-79.

2. Титов В. А. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2010617286 “Программное обеспечение для определения на основании показаний бортовых акселерометров амплитудных и частотных характеристик динамических откликов конструкции Международной космической станции по перегрузкам на различные силовые воздействия” 3. Титов В. А. Свидетельство о государственной регистрации базы данных для ЭВМ № 2010620661 “Амплитудные и частотные характеристики динамического отклика конструкции Международной космической станции на стыковочные и расстыковочные силовые воздействия” 4. Анисимов А.В., Лиходед А.И. Свидетельство о государственной регистрации ПО № 2010613133 “Расчетная реконструкция силовых воздействий на конструкцию космической станции на основе математической обработки показаний бортовых акселерометров” 5. Лиходед А. И., Анисимов А.В., Титов В. А. Свидетельство о государственной регистрации ПО № 2010617285 “Идентификация параметров расчетных моделей Международной космической станции путем минимизации невязок между временными и частотными представлениями фактических и расчетных ускорений, реализуемых при различных динамических операциях” 6. Завалишин Д.А. Анализ и использование данных измерений микроускорений, полученных на борту Международной космической станции. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. Специальность 01.02.01-теоретическая механика. Москва, 2011.

«Высокоточная ориентация научных приборов в пространстве с учетом деформации Научный руководитель М.Ю. Беляев.

Решение проблем юстировки приборов и систем станции, исследования деформации корпуса МКС, высокоточной ориентации научных приборов в пространстве.

Объект исследования:

Объектом исследования в эксперименте «Привязка» являются возникающие на МКС деформации корпуса, разъюстировка приборов и систем станции, а также разрабатываемые методы их определения и учета.

Методы исследования:

- детальную отработку и анализ получаемой ТМИ от используемых датчиков СУД;

- сопоставление полученных данных с расчетными по разработанным математическим моделям с целью определения деформации корпуса, разъюстировок приборов и систем станции, возникающих в полете;

- анализ полученных результатов с точки зрения дальнейшего их использования при управлении полетом МКС, выполнении программы НПИ РС МКС, при проектировании и создании новых космических аппаратов.

Выполнение:

К моменту завершения КЭ из 168 сеансов эксперимента в 152 сеансах получена полная информация. В 3 сеансах получено около 60% информации из-за наличия сбоев в телеметрическом канале. 2 сеанса потеряны полностью из-за неверной временной привязки информации. В 3 сеансах телеметрическая информация отсутствует, в одном сеансе практически нет информации об ориентации. Получено около 73 Мбайт ТМ информации.

Аппаратура:

В эксперименте используется штатная аппаратура системы управления движения (СУД), а также научные приборы, установленные на РС МКС.

Приборный состав СУД РС МКС:

измерения угловой скорости ГИВУС.

оптические приборы (ИКВС (256К), 251К2, БОКС, Результаты:

выполнения экспериментов и анализа полученных результатов исследований.

Дополнительные возможности и результаты связаны как с особенностями МКС, имеющей большие размеры и сложную конструкцию по сравнению с предыдущими ОС, так и с новыми методами и алгоритмами, полученными для обработки данных по этому КЭ.

Результаты КЭ будут использоваться для повышения точности определения ориентации научных приборов, установленных на МКС, планирования и выполнения качественного анализа научных экспериментов, в которых, например, требуется точное наведение НА на исследуемые объекты, или знание с высокой точностью пространственного положения. Помимо этого, результаты КЭ могут быть использованы при создании, управлении другими космическими аппаратами и при проведении на них исследований и экспериментов требующих обеспечение (и/или знание) высокоточного пространственного положения НА.

Все наработки КЭ «Привязка» будут использоваться при проведении и анализе результатов эксперимента «Среда-МКС».

Публикации:

По полученным результатам подготовлены к печати 2 статьи.

«Уточнение динамических характеристик МКС»

Научный руководитель М.Ю. Беляев.

Отработки методов определения и уточнения динамических характеристик МКС по ТМ информации о работе СУД.

Объект исследования:

Объектом исследования в эксперименте “Тензор” является конструкция корпуса МКС, а также разрабатываемые методы определения и уточнения динамических характеристик станции.

Выполнение:

В процессе проведения эксперимента на борту станции было запланировано 77 сеансов измерений. Из них в 64 сеансах была получена телеметрическая информация. Остальные сеансы были сбойными, либо отсутствовала техническая возможность их проведения.

Измерения проводились в автоматическом режиме, без участия экипажа. Используемая аппаратура СУД работала в штатном режиме.

Аппаратура:

В КЭ используется штатная аппаратура СУД, а также акселерометры - российские АЛО, ИМУ, и американский - MAMS.

Приборный состав СУД РС МКС:

1. Прибор для измерения угловой скорости ГИВУС.

2. Измеритель угловой скорости «Орт-М».

3. Служебные оптические приборы (ИКВС (256К), Система координат Результаты:

1. Отработана методика уточнения тензора инерции и других динамических характеристик МКС. Полученные результаты используются при управлении полетом МКС. Методика была применена для управления ориентацией спутника связи "Ямал-200".

2. Отработана методика уточнения массы МКС с помощью двигателей ДПО ТГК "Прогресс". Определена масса МКС с погрешностью менее 1%.

3. Отработана методика уточнения массы МКС с помощью отделяемого спутника.

4. Отработана методика определения характерных частот упругих колебаний конструкции МКС. Полученные результаты рекомендуется учесть разработчикам виброзащитных платформ для МКС.

1. Повышение эффективности управления полетом МКС, поскольку более точные значения динамических параметров, закладываемых в используемые математические модели наземного комплекса и в БВС, повышают надежность и предсказуемость поведения станции при поддержании заданного углового положения, либо переориентации МКС.

2. Управление другими космическими аппаратами.

Отработанные в КЭ «Тензор» и развитые применительно к КА «Ямал» методы определения угловой скорости на основе статистической отработки телеметрической информации обеспечили в случае использования оптических датчиков ориентации (БОКЗ, БОКЦ, БОКС) точность определения угловой скорости не хуже ~ 10 -5 o /с.

Публикации По результатам проведения эксперимента было опубликовано 13 работ.

Полученные результаты докладывались и были одобрены на 9 представительных научных форумах.

8. АСТРОФИЗИКА И ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ

ПРОБЛЕМЫ

9. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ В КОСМИЧЕСКОМ

ПРОСТРАНСТВЕ НА ОРБИТЕ МКС

«Исследование динамики радиационной обстановки на трассе полета и в отсеках международной космической станции и накопления дозы в антропоморфном фантоме, размещенном внутри и снаружи станции»

Цель:

1. Исследование динамики радиационной накопленной дозы по глубине в местах залегания критических органов человека, используя модели тела человека шаровой и антропоморфный фантомы.

2. Совершенствование методов космической дозиметрии и оценки радиационной гермоотсеках и при внекорабельной деятельности).

Выполнение:

КЭ «Матрешка-Р» проводится с 1998 года.

В сеансах эксперимента 2011 года продолжено выполнение основных задач:

- измерение поглощенных доз, регистрация частиц и спектра линейного переноса энергии заряженных частиц в участках, соответствующих выбранным органам в шаровом тканеэквивалентном фантоме;

- исследование радиационно-защитных свойств водосодержащих материалов.

В рамках исследований физических условий в космическом пространстве на орбите МКС осуществляется сбор, анализ и обработка экспериментальных данных, полученных при проведении ряда космических экспериментов по радиационной и электромагнитной обстановке внутри и снаружи МКС, составу собственной внешней атмосферы станции, характеристикам метеорных потоков и техногенных частиц. Эти исследования нужны как для оценки влияния на МКС (аппаратуру и материалы станции) факторов околоземного космического пространства, так и для обеспечения безопасности экипажа, что является одной из основных задач практической космонавтики.

В эксперименте «Матрешка-Р» помимо российского шарового фантома, размещаемого в отсеках МКС, использовался также европейский антропоморфный фантом, установленный первоначально на внешней поверхности, а затем помещенный внутрь станции. Послойная конструкция фантомов, изготовленных из тканеэквивалентного вещества, предусматривала размещение на разной глубине (как бы в разных «органах» человека) большого числа пассивных детекторов. На каждый из фантомов надевался чехол («пончо») с карманами, в которых находятся детекторы для регистрации поверхностной дозы радиации (т. е. дозы на кожу и хрусталик глаза).

Периодически комплекты сборок с пассивными детекторами (около 500 шт. для шарового, около 1000 шт. для антропоморфного фантомов) извлекали и возвращали на Землю для считывания данных измерений дозы и последующего анализа. При этом фантомы на орбите начинялись новыми детекторами для следующей экспозиции в течение нескольких месяцев.

Фантомы различаются не только конструктивно, но и по назначению: шаровой – для исследований в гермоотсеке, антропоморфный – как для оценки работы космонавта в скафандре на внешней поверхности станции в открытом космосе, так и внутри станции.

Экспонируемый в открытом космосе антропоморфный фантом помещался в специальный герметичный контейнер, как бы имитирующий скафандр космонавта.

Одновременное выполнение экспериментов с двумя фантомами началось с 2004 года сразу после их доставки транспортным кораблем «Прогресс М1-11». Использование сразу двух фантомов увеличивает научную и практическую значимость каждого из проводимых исследований, поскольку эксперименты проводятся в одинаковых условиях внешнего космического облучения.

Аппаратура:

На Этапе I проведения эксперимента использовалась научная аппаратура, оснащенная только пассивными детекторами:

В ходе эксперимента на II-ом этапе выполняются измерения распределения потоков ионизирующих частиц и дозы радиации с помощью, как пассивных датчиков, так и активной аппаратуры, позволяющей измерять параметры радиационного поля в динамике, т.е. в зависимости от времени измерения. В качестве активной аппаратуры в эксперименте использовалась НА «Мосфет-дозиметр», «АСТ Спектрометр», «БАББЛ-дозиметр» и дозиметр «Люлин-5». НА «Мосфет» дозиметр утилизирована в 2008 г. НА «АСТ Спектрометр» возвращн на Землю в 2010 году в составе СА изд. 11Ф732 зав. № 226.

Начиная с 2007 г. и до периода МКС-23/МКС-24 в эксперименте использовался дозиметр «Люлин-5», детекторный блок которого размещался в экваториальном канале шарового фантома.

Результаты 1. Определены дозы в критических органах в сферическом и антропоморфном фан томах в зависимости от характера защиты внутри и снаружи станции. Получено распределение доз по поверхности сферического фантома после экспонирования в каюте по данным термолюминесцентных детекторов, расположенных в карманах чехла.

2. Доза на стороне фантома, обращенной к стенке служебного модуля, более чем в 2 раза превышает дозу «Долго на стороне, обращенной к двери каюты.

3. Получена оценка точности исходных данных и расчетных методов определения доз в критических органах человека (модели защиты, модели радиационной обстановки, «Широт компьютерная модель тела человека).

4. Получена оценка достаточности объема радиационного контроля и степени радиационной опасности в процессе полета.

Эксперимент со сборками «СПД», размещаемыми в различных отсеках МКС, и с шаровым фантомом на борту МКС является необходимым элементом исследований, направленных на повышение надежности обеспечения радиационной безопасности космических полетов. Первый этап эксперимента дал обильный экспериментальный материал как об радиационных условиях на станции, так и о распределении доз излучения внутри фантома, что позволяет верифицировать научно-методическое обеспечение оценки степени радиационной опасности при орбитальных полетах.

Публикации:

В.И. Лягушин, A.H. Волков, А.П. Александрин и др. Вопросы атомной науки и техники. Сер.

Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. 2002. Вып. 4. с. 22V.V. Benghin, V.M. Petrov. M.I. Panasjuk. et al. Analysis of radiation dose increases caused by solar cosmic ray events observed by the radiation monitoring system on the Russian segment оf the International Space Station. Advances in Space Research 36 (2005) 1749-1752.

B.M. Петров, В.В. Бенгин, М.И.Панасюк, Ю.В.Кутузов, и др. Поглощенные дозы в октябре ноябре 2003 года на российском сегменте международной космической станции по данным системы радиационного контроля. Космические исследования. 2006, том 44 №2, 112-117.

Akatov Yu.A.. Eremenko V.G., Kartsev I.S.. Krylov A.V., Nikanorov A.G., Petrov V.I., Petrov V.M., Polenov B.V., Shurshakov V.A., and Yudin V.N. (2002) Spherical phantom for studying radiation conditions in outer space. Nuclear Measurement & Information Technologies 3, 67-71.

«Исследование плазменной обстановки на внешней поверхности МКС по Цель:

Выявление зависимости диапазона интенсивности токовых процессов в плазменном окружении станции от конфигурации МКС и ее положения на орбите, от работы внешних бортовых систем и сезонного изменения внешних космических условий по характеристикам оптического излучения.

Выполнение:

Эксперимент «Плазма-МКС» проводился 5 лет, с 2005 по 2009гг. Согласно ТЗ количество сеансов: общее 100, в год - 20 сеансов ( по 5 сеансов каждый квартал). За время выполнения программы КЭ «Плазма-МКС» было проведено 24 цикла измерений, сгруппированных в 11сеансов КЭ, и один (первый) сеанс ознакомительных переговоров.

Из-за ограниченности бортовых ресурсов часть исследований проведена в наземных условиях в ходе стендового и компьютерного моделирования исследуемых процессов.

Дополнительный объем целевой информации был получен от американских специалистов в рамках работы комиссий по анализу нештатных ситуаций на борту РС МКС в июне 2007г (сбой в работе бортовых компьютеров) и в июле 2008г. (анализ причин перехода корабля «Союз ТМА 11» в режим баллистического спуска). Весь объем полученных данных позволил решить все поставленные в ТЗ на КЭ «Плазма-МКС» задачи.

Аппаратура:

Одним из преимуществ проведенного КЭ является тот факт, что собственная научная аппаратура не создавалась, а для выполнения программы исследований привлекалась уже находящаяся на борту аппаратура, как на российском сегменте, так и на американском.

При проведении КЭ «Плазма-МКС» задействуется спектрозональная система "Фиалка МВ - Космос", разработанная и используемая на РС МКС в рамках КЭ «Релаксация»

Результаты:

• Для определения участков орбиты, на которых ЭРП усиливаются, разработана методика прогнозирования SPEED (Spacecraft Plasma Environment Electric Discharges).

• Проанализировано влияние на интенсивность электроразрядных процессов следующих факторов ОКП: солнечное излучение, набегающий ионосферный поток и магнитное поле Земли.

• Установлено, что магнитное поле Земли В играет доминирующую роль в определении интенсивности электроразрядных процессов в плазменном окружении • Ток, протекающий через плазменную струю, резко возрастает на тех участках орбиты, где струя под действием магнитного поля замыкается на солнечные Публикации:

По результатам проведения эксперимента было опубликовано 16 работ.

10. ОБРАЗОВАНИЕ И ПОПУЛЯРИЗАЦИЯ КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

«Отработка метода радиозондирования подспутникового пространства с Цели:

• Исследование условий приема-передачи УКВ–радиосигналов в режиме бортового радиомаяка на РС МКС с использованием всемирной радиолюбительской сети.

Определение характеристик радиосигналов, транслируемых и ретранслируемых бортовым приемо-передатчиком.

• Получение исходных данных и опыта оперативной работы для разработки предложений по использованию методологии КЭ «Тень-Маяк» для общеобразовательных программ.

Задачи • Осуществление генерации зондирующих посылок бортового радиомаяка в виде меток времени и прием этих посылок наземной приемной сетью, в том числе любительских УКВ-приемников, с пересылкой результатов измерений по сети • Проверка принципа вынужденного радиомолчания в режиме генерации короткого пакета по Протоколу радиосвязи АХ25.

• Оценка влияния неодинаковой чувствительности наземной приемной сети на точность пространственно-временных измерений при применении данного метода радиозондирования пространства борт-Земля.

• Проверка технических возможностей и предпосылок для разработки предложений по созданию лабораторных работ, основанных на методологии КЭ «Тень-Маяк».

Выполнение КЭ "Тень-Маяк" заключается в том, что в заданном регионе с борта стабилизированного по трем осям космического аппарата в продолжение 10 - 15 минут, пока КА пересекает «мерное» поле континентального масштаба, бортовым радиомаяком излучаются зондирующие сигналы, представляющие собой метки времени. В режиме ретранслятора это переизлученные сигналы наземной задающей станции. Зондирующее излучение принимается наземной измерительной УКВ-сетью. Задача каждого наземного участника эксперимента состоит в том, чтобы по принятым меткам бортового времени зарегистрировать моменты начала и окончания приема зондирующего сигнала и направить эту информацию вместе с сообщением о своем географическом местонахождении на момент приема в Центр сбора и обработки информации.

Совокупность этих данных и расчетных сведений о текущем взаимном положении спутника и наземного приемника представляет собой итоговый экспериментальный материал, по которому может быть определены основные характеристики метода радиозондирования пространства борт-Земля с использованием наземной радиолюбительской сети в обеспечение мониторинга плазменных неоднородностей в подспутниковом пространстве.

Участники эксперимента: В КЭ "Тень-Маяк" имитируется многолучевая схема зондирования подспутникового пространства с использованием мировой сети радиолюбительских приемников. Радиолюбители приглашаются к участию в КЭ на добровольной и безвозмездной основе Задача участника: По меткам бортового времени определить моменты начала и окончания приема зондирующего сигнала и направить эту информацию вместе с сообщением о своем географическом местонахождении в Центр сбора и обработки информации (ЦСОНИ).

Основным инструментом повышения оперативности и эффективности управления наземной измерительной сетью стал специализированный сайт КЭ «Тень-Маяк» в составе портала Координационного научно-технического совета (КНТС) Роскосмоса (рисунок...).

Аппаратура Используется имеющаяся на борту аппаратура связи «Спутник», работающая в радиолюбительском диапазоне частот 145/430 МГц.

Результаты Существенным результатом выполненных серий КЭ "Тень-Маяк" является выполнение комплекса наблюдений с использованием учебной радиостанц ии Московского авиационного института, необходимого для построения проекта лабораторной работы с применением методики КЭ "Тень-Маяк".

В ходе выполнения данной серии КЭ "Тень-Маяк" был отлажен новый инструмент повышения оперативности и эффективности управления наземной измерительной сетью, а именно специализированный сайт КЭ «Тень-Маяк» в составе портала КНТС Роскосмоса, обеспечивающий автоматическую регистрацию участников КЭ и оперативную рассылку срочных оповещений и новостей.

В ходе организации и проведения данной серии КЭ "Тень-Маяк" инициативой Центра социальной помощи семье и детям "Печатники" (ГУ ЦСПСиД "Печатники") фактически была предложена новая форма использования методики КЭ "Тень-Маяк" для практических занятий в учебных заведениях, а именно проведения коллективных сеансов приема зондирующего сигнала, которая может быть особенно успешно и эффективно применима для внеклассной работы в средней школе.

К проведенным сеансам КЭ "Тень-Маяк" был проявлен заметный общественный интерес, сообщения о нем были размещены многими радиолюбительскими электронными средствами массовой информации, вследствие чего было дополнительно подано более заявок на последующее участие, техническая поддержка была предложена общественным Союзом радиолюбителей России.

КЭ необходим для оценки применимости методики многолучевого радио- зондирования в перспективных экспериментах по исследованию искусственной и ионосферной плазмы в космосе.