Выбор языка |
Главная О КНТС Новости Программы Направления исследований Эксперименты Результаты Информационные ресурсы Поиск
Шифр эксперимента: Тест
Направление НПИ: 5. Технологии освоения космического пространства
Наименование эксперимента: Отработка средств и методов для внекорабельного обнаружения негерметичногости и контроля состояния элементов внешней поверхности модулей МКС
Цель эксперимента:

Исследования возможности развития микродеструкции гермокорпуса модулей РС МКС под влиянием составляющих СВА и наличия условий для жизнедеятельности микрофлоры на поверхности гермокорпуса под ЭВТИ

Описание эксперимента:

Внешние поверхности и элементы ОС могут периодически подвергаться воздействию струй двигателей ориентации, транспортных кораблей, а также продуктов выброса из внутренних объемов модулей компонентов воздушной среды после ее очистки, микропримесей и др. На поверхность станции могут быть занесены микроорганизмы, содержащиеся в воздухе жилых отсеков. Под воздействием факторов полёта свежие осадки продуктов неполного сгорания (ПНС) и летучих органических соединений (ЛОС) испаряются, а на поверхности может образоваться устойчивый осадок. Проникновение ПНС двигательного топлива и ЛОС под газопрозрачную ЭВТИ может привести к загрязнению корпуса и его микродеструкции.

Анализ выживаемости микроорганизмов, оставшихся на внешней поверхности гермообъема под ЭВТИ после вывода модуля на орбиту, в условиях открытого космоса и возможного проникновения под газопрозрачную ЭВТИ продуктов неполного сгорания двигательного топлива и компонентов воздушной среды после ее очистки и выброса на поверхность станции не проводился и представляет научных интерес.

Эксперимент позволит получить прямые доказательства, подтверждающие, что на внешней стороне беспилотных и пилотируемых космических станций могут присутствовать микробные клетки, устойчивость которых к неблагоприятным факторам окружающей среды чрезвычайно высока. Вопрос о возможности длительного выживания микроорганизмов на внешних оболочках космических аппаратов, вероятностных изменениях их биологических свойств и возможности их переноса на другие планеты и с других планет на Землю имеет в настоящее время огромное теоретическое и практическое значение.

Задачи КЭ:

- химический и микробиологический анализ проб, отобранных с внешней поверхности гермокорпуса РС МКС, для выявления возможности развития микродеструкции гермокорпуса под влиянием следующих факторов внекорабельной фоновой среды:

- осаждения агрессивных продуктов неполного сгорания (ПНС) двигательного топлива;

- наличия паров воды, образующихся при сгорании двигательного топлива;

- наличия условий для жизнедеятельности микроорганизмов – биодеструкторов на поверхности гермокорпуса под ЭВТИ.

Анализ возвращаемых проб проводится для оценки степени опасности загрязнений для ВКД, ресурсных характеристик гермокорпуса и попадания в атмосферу гермоотсеков, корректировки мероприятий безопасности и получения санитарно-гигиенического заключения, чем обосновывается высокий приоритетный уровень данного эксперимента.

Для выполнения КЭ используется прибор «Тест», представляющий собой гермоблок с двумя пробоотборниками, помещенными в гермополости, которые предварительно стерилизованы.

В течение каждой экспедиции при выходе космонавтов для ВнеКД в светлое время должен осуществляться отбор проб из-под ЭВТИ в 1-2 заданных радиограммой зонах.

В конце каждой экспедиции должна осуществляться доставка на Землю двух 0экземпляров устройств для отбора проб для химического анализа загрязнений в заданных зонах и определения контаминации микрофлорой поверхности гермокорпуса в доступных местах под ЭВТИ.

В результате проведения КЭ должны быть:

- выявлены возможности развития микродеструкции гермокорпуса модулей РС МКС под влиянием факторов внекорабельной фоновой среды под ЭВТИ;

- выбраны и обоснованы критерии надежности ПКК с учетом воздействия ФФС на материалы гермокорпуса и конструкций.

Полученные экспериментальные данные расширят возможности ранней диагностики процессов микродеструкции гермокорпуса космических станций и повысят эффективность борьбы с этими процессами в условиях длительного существования.

КЭ находится на этапе реализация на борту РС МКС.

1-й сеанс КЭ «Тест» был проведен 15 ноября 2010 г.

Цель работ - взятие проб-мазков с загрязненной поверхности экранно-вакуумной теплоизоляции в зонах расположения дренажных клапанов служебного модуля и под теплоизоляцией на корпусе стыковочного отсека.

Практически все идентифицированные вещества, особенно малолетучие, могут служить питательной средой для микроорганизмов и их отложения на гермокорпусе, создавая благоприятные условия для развития биокоррозии. По содержанию химических веществ в пробе, наиболее благоприятной для развития микрофлоры является зона расположения дренажного клапана СВМ-15 «Воздух». 2-й сеанс КЭ «Тест» был проведен 8 февраля 2012 г.

Проведено взятие проб-мазков под теплоизоляцией на корпусе Служебного модуля в зоне демонтированной антенны 4АОВКА в 2-х точках крепления демонтированного кронштейна. Пробы будут доставлены на Землю для анализа в апреле 2012 г.

Цель последующих сеансов КЭ сохраняется, а именно:

- исследование возможности развития микродеструкции гермокорпуса модулей РС МКС под воздействием составляющих СВА и наличия условий для жизнедеятельности микрофлоры на поверхности гермокорпуса под ЭВТИ.

В тоже время задачи эксперимента расширяются.

В перечень зон отбора проб в последующих экспериментах включаются:

- окантовки и остекления иллюминаторов;

- приборы внешней оптики;

- корпуса термостатируемых приборов и агрегатов, закрытых колпаками ЭВТИ;

- поверхности фиксирующих плат электросоединителей, которые закрыты откидными клапанами ЭВТИ и закреплены застёжками «велкро» (рисунок 3);

- окантовки иллюминаторов, закрытых снаружи колпаками ЭВТИ, где выполняются условия для сохранения жизнеспособных спор микрофлоры, т.к. не воздействует УФ и температура ~ 15-25?С.

Имеющиеся проблемы по КЭ:

Доставка оборудования для проведения КЭ связана с ограничениями по грузопотоку транспортных кораблей и количеством планируемых «выходов» для проведения внекорабельных работ в экспедициях.

Новизна эксперимента:

Анализ выживаемости микроорганизмов, оставшихся на внешней поверхности гермообъема под ЭВТИ после вывода модуля на орбиту, в условиях открытого космоса и возможного проникновения под газопрозрачную ЭВТИ продуктов неполного сгорания двигательного топлива и компонентов воздушной среды после ее очистки и выброса на поверхность станции не проводился и представляет научных интерес.

Для исследования выживаемости земных микроорганизмов на материалах, используемых в космической технике, в условиях открытого космического пространства, в настоящее время на РС МКС проводятся космические эксперименты «Биориск» и «Expose-R», в рамках которых на внешней поверхности РС МКС экспонируются укладки с биологическими образцами, доставляемыми с Земли и возвращаемыми для последующего анализа примерно через год экспонирования. «Биориск» – эксперимент российский.

«Expose-R» – эксперимент ЕКА с российским участием. В КЭ «Expose-R» экспозиция биологических образцов сопровождается контролем температуры, радиации и ультрафиолета.

Уникальность КЭ «Тест»:

- большая продолжительность нахождения обнаруженных микроорганизмов на внешней поверхности МКС;

- возможность проведения анализа конструктивных особенностей зон модулей, на которых выявлены микроорганизмы;

- анализ химического состава загрязнений на поверхности корпуса и их влияния на микродеструкцию металла и жизнедеятельность микрофлоры;

- формирование базовых требований к конструкции космических межпланетных аппаратов, исключающих загрязнения космоса земными формами жизни. Особого внимания заслуживают следующие полученные в ходе КЭ нетривиальные результаты:

- в пробе, взятой около клапана системы «Воздух», обнаружены жизнеспособные спорообразующие бактерии вида Bacillus licheniformis. Это свидетельствует о том, что при наличии на космической станции системы выброса компонентов воздушной среды после ее очистки на поверхность станции могут быть занесены микроорганизмы, содержащиеся в воздухе жилых отсеков. Это важное обстоятельство должно быть учтено при решении задачи обеспечения планетного карантина в марсианских и других дальних экспедициях;

- анализ проб мазков под ЭВТИ показал наличие кислот на поверхности металла, что ставит вопрос о необходимости проведения исследований влиянии гажения материалов ЭВТИ на деструкцию поверхности металла гермокорпуса;

- анализ газовыделений в зонах дренажных клапанов показывает наличие всех летучих органических соединений (ЛОС), идентифицированных в атмосфере РС МКС, в концентрациях, в сотни и тысячи раз превышающих концентрации тех же соединений в атмосфере станции.

Научная аппаратура:

Для решения задач КЭ «Тест» разработано уникальное устройство для доставки на Землю проб, отобранных при ВнеКД с поверхности гермокорпуса, обеспечивающее стерильность пробоотборника до и после взятия проб-мазков.

Ожидаемые результаты:

В результате проведения КЭ должны быть:

- выявлены возможности развития микродеструкции гермокорпуса модулей РС МКС под влиянием факторов внекорабельной фоновой среды под ЭВТИ;

- выбраны и обоснованы критерии надежности ПКК с учетом воздействия ФФС на материалы гермокорпуса и конструкций.

Тенденция к нарастанию габаритных размеров и сроков активного существования космических объектов устойчиво сохраняется в мировой космонавтике. Своевременная и достоверная информация об аномальных процессах, снижающих ресурсные характеристики гермокорпусов, является особо значимой для изделий с длительным сроком существования.

Своевременная и достоверная информация об аномальных процессах, снижающих ресурсные характеристики гермокорпусов, является значимой для изделий с длительным сроком существования. Наиболее существенной будет такая информация об изделиях высокой автономности, например, марсианском экспедиционном комплексе, лунной или марсианской орбитальной или поверхностной станциях.

В перспективе для взятия проб целесообразно предусматривать в конструкции ЭВТИ точки обеспеченного доступа к гермокорпусу. Аппаратура для взятия проб может быть введена в состав объекта в качестве штатного элемента. Возможна разработка средств и методов для проведения экспресс-анализа непосредственно в процессе эксплуатации объекта силами экипажа. Далее может последовать разработка мероприятий по противодействию или предупреждению явлений микродеструкции элементов конструкции при длительной эксплуатации.

Полученные экспериментальные данные расширят возможности ранней диагностики процессов микродеструкции гермокорпуса космических станций и повысят эффективность борьбы с этими процессами в условиях длительного существования.

КЭ «Тест» можно рассматривать как первый в серии подобных экспериментов, а в дальнейшем, – как предпосылку к системному мониторингу - к качественно новому подходу к контролю состояния и сохранению ресурсных характеристик гермооболочек с экрано-вакуумной термоизоляцией.

Полученные результаты:

Первые результаты эксперимента показали:

- в пробе, взятой около клапана системы «Воздух», обнаружены жизнеспособные спорообразующие бактерии,

- анализ проб мазков под ЭВТИ показал наличие кислот на поверхности металла,

- анализ воздуха в зонах клапанов показывает наличие всех летучих органических соединений, идентифицированных в атмосфере РС МКС, в концентрациях, в сотни и тысячи раз превышающих концентрации тех же соединений в атмосфере станции.

Эксперименты, аналогичные КЭ «Тест», в условиях длительного пилотируемого космического полета ранее не проводились. Полученная информация об аномальных процессах, снижающих ресурсные характеристики гермокорпусов, будет использована для изделий с длительным сроком существования и изделий высокой автономности, например, марсианском экспедиционном комплексе, лунной или марсианской орбитальной или поверхностной станциях.

Аппаратура для взятия проб проста в изготовлении и эксплуатации и может быть введена в состав объекта в качестве штатного элемента.

КЭ «Тест» необходимо продолжить с целью получения достоверной информации для подтверждения полученных ранее результатов.

Сроки проведения: Начало проведения 2010 г. Окончание 2014 г.
Состояние эксперимента: Реализуется
Организация постановщик: ФГУП ЦНИИмаш
Организации участники: ФГУП НПО ИТ; ОАО «РКК "Энергия" им. С.П. Королева»; ГНЦ РФ-ИМБП РАН.
Научный руководитель: Начальник отделения ФГУП ЦНИИмаш, к.т.н. О.А. Сапрыкин
Куратор от ЦНИИмаш: Главный специалист Е.В. Шубралова
Секция КНТС: 7. Технические исследования и эксперименты
Публикации по эксперименту:

Список публикаций в процессе редактирования.

Последнее обновление: 09.04.2014

Программы

Изображения