Выбор языка |
Главная О КНТС Новости Программы Направления исследований Эксперименты Результаты Информационные ресурсы Приём заявок
Шифр эксперимента: Массоперенос
Направление НПИ: 3. Человек в космосе
Секция КНТС: 1. Космическая биология и физиология
Наименование эксперимента: Исследование массообменных свойств капиллярно-пористых тел (корнеобитаемых сред) в условиях космического полета
Цель эксперимента:

Изучение особенностей влагопереноса в капиллярно-пористых телах – заменителях почвы в условиях микрогравитации, получение новых данных о процессах газожидкостного обеспечения в корнеобитаемых средах (КС) в условиях космического полета.

Задачи эксперимента:

• получить информацию о динамике капиллярной пропитки в КС при ограниченном источнике влаги в условиях КП.

• уточнить особенности образования фронта капиллярной пропитки в КС в условиях микрогравитации,

• экспериментально определить коэффициенты капиллярной диффузии влаги в условиях микрогравитации для различных КС при ограниченном капиллярном насыщении влагой КС.

Описание эксперимента:

Формирование высоких программируемых урожаев в условиях космического полета (КП) теснейшим образом связано с оптимизацией процессов массообмена в системе корнеобитаемая среда-посев, что определяется особенностями организации корнеобитаемого пространства, способом подачи к корням питательного раствора, эффективностью аэрации корней, составом раствора и содержанием в нем органических соединений, физическими и физико-химическими свойствами корнеобитаемой среды (КС). Если в земных условиях, адекватные соотношения жидкой и газовой фаз КС организуются наличием гравитации, то в гравитационно-неорганизованной среде это становится невозможным. Тем самым возникает проблема самой возможности и путей обеспечения адекватного водно-воздушного режима КС в агравитационной среде. Изучению этой проблемы и посвящен данный эксперимент.

Эксперимент завершен успешно. Основным критерием успешности является проведение на борту МКС эксперимента «Растения» с использованием оборудования «Оранжерея Лада», при разработке которого использовались результаты эксперимента «Массоперенос».

Новизна эксперимента:

В ходе эксперимента "Массоперенос" впервые получена информация о динамике капиллярной пропитки в корнеобитаемой среде при ограниченном источнике влаги в условиях космического пространства и об особенностях образования фронта капиллярной пропитки.

Научная аппаратура:

Для реализации эксперимента «Массоперенос» в период экспедиции МКС-2 использовался комплект “Кювета экспериментальная” с габаритными размерами 300х110х110 мм и массой не более 1,5 кг.

Ожидаемые результаты:

Проведение эксперимента позволит получить информацию о динамике капиллярной пропитки в КС при ограниченном источнике влаги в условиях КП, уточнить особенности образования фронта капиллярной пропитки в КС в условиях микрогравитации, экспериментально определить коэффициенты капиллярной диффузии влаги в условиях микрогравитации для различных КС при ограниченном капиллярном насыщении влагой КС, что в дальнейшем будет использовано при разработке и изготовлении перспективных космических оранжерейных устройствах для решения вопросов фундаментальной биологии и создания перспективную систему жизнеобеспечения экипажей космических кораблей во время длительных межпланетных космических полетов как одним и основных звеньев искусственной космической биологической экосистемы.

Полученные результаты:

Получены результаты, ранее не зафиксированных в информационном массиве. Была обобщена, систематизирована имевшаяся научная информация.

Подтверждены известные представления, которые нуждались в проверке. Получен новыйо варианта решения, дающий преимущество по сравнению со старым.

Произведена рациональная модификация с признаками новизны.

Получена новая информация, существенно уменьшающая неопределенность имевшегося знания, по новому и впервые объяснены известные факты, закономерности; введены новые понятия; раскрыта структура содержания. Произведено коренное усовершенствование оборудования в будущей оранжерейной установке.

Получена принципиально новая научная информация; открыты принципиально новые факты, закономерности, разработана новая теория и создано новое устройство оранжереи.

Полученные результаты использованы при проектирование и изготовлении на основе модульного принципа построения модуль исследовании субстратов МИС-ЛАДА и впервые в мире провести исследования процессов водно-воздушного обеспечения различных капиллярно-пористых сред (КС) для корневых систем, диффузии газов (определить коэффициенты капиллярной диффузии кислорода в КС), получить их гидрофизические и теплофизические характеристики, динамическое изменение этих величин из-за формирования корневой системы растений и ризосферы, что стало основой для начала построения концептуальной модели оптимального водно-воздушного обеспечения КС и теоретических моделей оранжерейных устройств, эксплуатирующихся вне Земли.

Краткая справка

Сроки проведения: МКС-2
Состояние эксперимента: Завершен
Организация постановщик: ГНЦ РФ-ИМБП РАН
Организации участники: РКК «Энергия» им. С.П. Королёва, ФГУП ЦНИИмаш, ФГБУ «НИИ ЦПК им.Ю.А. Гагарина»
Научный руководитель: Сычёв В.Н., ИМБП РАН, д.б.н.
Публикации по эксперименту:

Сычев В.Н., Левинских М.А., Гурьева Т.С., Подольский И.Г., Мелешко Г.И., Шепелев Е.Я., Дадашева О.А. Исследования замкнутых экологических систем жизнеобеспечения. Орбитальная станция «Мир». Космическая биология и медицина. 2002. Т. 2 Медико-биологические эксперименты. Глава 6. с. 306-365.

И.Г.Подольский, В.Н.Сычев, М.А.Левинских, О.М.Стругов, Г.Бингхем. Некоторые особенности жидкостного обеспечения корнеобитаемой среды при культивировании растений в условиях микрогравитации. // Авиакосмическая и экологическая медицина, - 1998, - т. 32, - № 2, - с. 36-42.

В.Н.Сычев, М.А.Левинских, Т.С.Гурьева, И.Г.Подольский. Биологические системы жизнеобеспечения человека для космических экипажей, некоторые итоги и перспективы. // Авиакосмическая и экологическая медицина. -2008. -т. 42. -№ 6. –с. 92-97.

А.И.Григорьев, В.Н.Сычев. Создание систем жизнеобеспечения космонавтов на основе Биосферных механизмов. // Вестник РАН. – 2004. – т. 74. - № 8. – с. 675-681.

Gusev O., Okuda T., Sychev V., Levinskikh M. and M. Sugimoto. Perspectives of RNA/DNA studies using Kenneth A. Souza, Eguene A. Ilyin, Vladimir N. Sychev, Gary C. Jahns. Biological Research in Space. // Space biology and medicine - U.S. and Russian cooperation in space biology and medicine. Joint u.s.-russian Publication. AIAA, Reston, Virginia, 2009. Chapter 1. рр. 1-43.

Подольский И.Г., Машинский А.Л., Высочанский А.Ф. Доллежаль В.В., Нечитайло Г.С. Устройство для определения массообменных свойств капиллярно-пористых систем. А.С.№ 4703849125 от 12.06.89г.

Jones, Scott B., Robert Heinse, Dani Or, Darwin H. Poritz, T. Shane Topham, Igor G. Podolskiy and Gail E. Bingham. 2007. Oxygen diffusion measurements in partially saturated porous media aboard the International Space Station. Agronomy Abstracts, ASA, Madison, WI.

Heinse, R., S.B. Jones, D. Or, T.S. Topham, I.G. Podolskiy and G.E. Bingham, 2007. An Automated Oxygen Diffusion and Water Retention Measurement System for Microgravity. Agronomy Abstracts, ASA, Madison, WI.

Подольский И.Г., Сычев В.Н., Левинских М.А., Кожаринов В.И., Стругов О.М., Бингхем Г.Е. Исследование технологий культивирования высших растений в космической оранжереи ЛАДА на на международной космической станции. Проблемы обитаемости в гермообъектах. - Мат. Рос. Конф., Москва, 4-8 июня 2001 г. – М., Слово. – – с.156-157.

Подольский И.Г. , Бингхем Г.Е. Гидрофизические характеристики корнеобитаемой среды оранжереи (режим осушения) в условиях космического полета.Материалы ХШ конференции по космической биологии и авиакосмической медицине, Москва, 13-16 июня 2006 г., с.241-242.

И.Г.Подольский, А.А.Норох, Г.Е.Бингхем Оценка погрешности теплоимпульсного метода измерения влагосодержания корнеобитаемых сред для космических оранжерей. Авиакосмическая и экологическая медицина. 2002, т. 36, № 1, с. 55-60/

Последнее обновление: 15.11.2017

Информационная справка

Программы

Изображения