На Земле и на борту РС МКС должна быть выполнена программа эксперимента в полном объёме (выполнение всех сеансов).
Одновременно, с экспериментом проходящем на борту РС МКС, должен быть проведен аналогичный эксперимент на лабораторном стенде. Параллельность проведения экспериментов позволит сравнить деградацию мембранных модулей в земных условиях и условиях микрогравитации.
Впервые в рамках КЭ предполагается отработать технологию мембранной очистки воздушного потока от примесей и мембранного концентрирования диоксида углерода, а также очистки (регенерации) сантехнической и конденсированной воды в условиях космического полета с использованием мембранной технологии.
В процессе эксперимента будут получены образцы примесей, а также органических (включая ароматические) соединений, загрязняющих атмосферу ГО МКС. Количественный и качественный анализ полученных загрязнений позволит разработать рекомендации по оптимальному методу их очистки и составу комплекта «Мембрана», и/или созданию перспективных систем очистки атмосферы замкнутых герметичных объектов.
Комплект «Мембрана» можно будет использовать не только на МКС и пилотируемых космических аппаратах, но и на напланетных (Луна, Марс) базах.
Результаты КЭ позволят:
- отработать технологии и аппаратурные средства восстановления и поддержания благоприятной атмосферы замкнутых пространств в условиях длительного космического полета, а также систему регенерации сантехнической воды на борту МКС;
- создать устройство для обеспечения комфортных условий работы экипажей космических кораблей.
По результатам эксперимента будет разработан учебный курс для подготовки специалистов в области разработки систем очистки атмосферы и воды в замкнутых герметичных объемах. Предполагаемые этапы данного курса:
- курс лекций о движущей силе, механизме массопереноса, типах мембран, расчетах и перспективах (возможностях) их использования в СОЖ замкнутых герметичных объектах при малых значениях ускорения свободного падения (g), особенностях работы мембранных модулей при малых значениях g,
- семинары по теме выделение (концентрирование) CO2 и других (в том числе органических) вредных примесей из атмосферы замкнутых герметичных объектов,
- лабораторные практикумы по рекуперации кислорода из CO2, выводу из атмосферы замкнутых герметичных объектов низко- и высокомолекулярных органических соединений, влиянию величины G на механизм диффузии мембранных процессов, состав, номенклатуру и аппаратурное оформление процесса,
- курс лекций по основам баромембранных процессов разделения, очистки и концентрирования жидких смесей в СОЖ замкнутых герметичных объектов, особенностям работы мембранных модулей при малых значениях g,
- семинары по движущей силе, механизму массопереноса, типам мембран, расчету и перспективам (возможностям) их использования в системах рекуперации (регенерации) жидких стоков замкнутых герметичных объектах,
- лабораторные практикумы по очистке и рекуперации сантехнической воды в замкнутых герметичных объектах, влиянию величины G на механизм баромембранных процессов, состав, номенклатуру и аппаратурное оформление процесса,
- учебно-методические пособия по методам разработки и проектирования высокоэффективных систем мембранного газоразделения в условиях ограниченных энергоресурсов, по оценке характеристик, работоспособности мембран и модулей на их основе, используемых для очистки газовых и жидких сред на МКС.
Основные темы учебного курса:
- Количественный и качественный анализ образцов примесей. Анализ дисперсного состава;
- Вывод уравнений одиночного и стеснённого осаждения в условиях слабой гравитации;
- Изучение поведения газообразных и жидких сред в поле действия центробежных сил;
- Обоснование и выбор материала и типа мембраны;
- Изучение задержания, разделения частиц и веществ с использованием мембран. Получение экспериментальных данных для расчёта мембранного модуля;
- Изучение влияния величины g на механизм баромембранных процессов. Влияние состава воды;
- Качественный и количественный анализ воздуха в модуле. Изменение состава органических соединений в воздухе во времени;
- Качественный и количественный анализ воды в модуле. Измерения химического состава воды во времени;
- Эксперименты по очистке и рекуперации сантехнической воды. Получение данных для расчёта мембранного модуля и аппарата;
- Определение эксплуатационных характеристик мембранной аппаратуры: ресурса, процесса регенерации, производительности.