Химия-Образование

Химия-Образование

Шифр эксперимента: Химия-Образование
Информационная справка: is_khimiya_obrazovanie.doc
Направление НПИ: 6. Образование и популяризация космических исследований
Секция КНТС: Космическое образование
Наименование эксперимента: Научно – образовательная демонстрация получения в условиях микрогравитации конструкционных элементов заданной формы на основе полимерных композиционных материалов.
Цель эксперимента:

Целью эксперимента является проверка и демонстрация в реальных условиях невесомости технологической возможности получения оболочек и полых конструкций из композиционных материалов методом полимеризации.

Описание эксперимента:

В эксперименте в условиях отсутствия силы тяжести демонстрируется возможность формирования полого контейнера из исходной многослойной эластичной оболочки, между слоями которой вводится жидкий полимер, а внутрь оболочки нагнетается воздух. Оболочка армирована снаружи формозадающей ограничивающей сеткой. Ожидается, что полимер равномерно распределится в промежуточном слое многослойной оболочки (под воздействием сил поверхностного натяжения жидкого полимера и давления воздуха, находящегося внутри оболочки контейнера под некоторым избыточным давлением по отношению к давлению окружающей среды). В этом случае стенки, полученной в невесомости конструкции (контейнера), должны будут иметь равную толщину. После отверждения полимера стенка конструкции приобретет заданную жесткость.

Новизна эксперимента:

Эксперимент позволит получить информацию о наглядном наблюдении процесса распределения жидкости в форме полого тела со стенками равной толщины, например, шара или другой геометрической фигуры, без воздействия сил плавучести. Также будут получены модельные экспериментальные данные о принципиальной возможности получения в космических условиях полых конструкций из отверждаемых полимерных композиционных материалов.

В последующих сеансах, в рамках образовательного курса, эксперимент позволит также провести исследование по изучению химико-технологических процессов получения в космических условиях армированных (например, металлическим порошком или сеткой) оболочек различных форм.

В целом полученный экспериментальный материал планируется использовать в научно - образовательных целях для наглядной иллюстрации действия изучаемых физических и химических законов в условиях микрогравитации и демонстрации получения в космосе полых конструкций из полимерных материалов.

В предыдущих зарубежных и отечественных научно-образовательных космических экспериментах в основном демонстрировалось действие фундаментальных физических законов (законов Ньютона, законов сохранения и т.п.) в хорошо известных и изученных явлениях. В эксперименте «Химия-Образование» не ставится каких-либо исследовательских задач. В эксперименте предполагается не только продемонстрировать на простых примерах технологическую возможность формирования полых оболочек и конструкций из композиционных полимерных материалов, но и показать действие основных химических и физических законов. Вместе с тем, в этом эксперименте предполагается наблюдать и изучать процессы движения вязких жидкостей в каналах многослойных оболочек.

Научная аппаратура:

При проведении эксперимента используется комплект научной аппаратуры (НА) «Сфера», в состав которой входят следующие укладки с экспериментальными устройствами:

- Укладка «Герметизирующие экспериментальные камеры (ГЭК)», содержащая 2 камеры для выполнения процессов полимеризации;

- Укладка «Устройства развертывания оболочки (УРО)», содержащая 10 сменных устройств с эластичными многослойными оболочками с клапанными штуцерами (коннекторами);

- Укладка «Устройство заправки полимером», содержащая 10 сменных картриджей с различными полимерами (в том числе один с контрольной жидкостью) и насос подачи полимера;

- Укладка «Устройство наддува воздухом», содержащая микрокомпрессор воздуха с комплектом автономных источников питания;

- Укладка «Устройство фотополимеризации (УФ-осветитель)», содержащая камеру с ультрафиолетовым осветителем, блок питания и комплект кабелей питания и металлизации.

Также используется вспомогательное оборудование из состава КСПЭ:

- видеокамера (камкордер SONY HVR-Z1J);

- цифровая фотокамера Nikon D3X (или аналогичная);

- УФ-осветитель (только в сеансе с фотополимеризацией);

- штатный светильник СПР-1К;

- штатные кронштейны УПК LIV/106/20 (для видеокамеры и светильника).

Ожидаемые результаты:

В серии эксперимента предполагается продемонстрировать процесс получения в условиях невесомости полых оболочек и конструкций из полимерных материалов и показать действие основных химических и физических законов, определяющих поведение вязких жидкостей. Помимо регистрации качественной картины пространственного развертывания и полимеризации оболочек, предполагается получить данные о процессах движения вязких жидкостей в условиях невесомости.

В результате эксперимента предполагается показать роль в демонстрируемых процессах сил поверхностного натяжения, влияние вязкости жидкости, её поверхностно-активных свойств. Космический эксперимент «Химия-Образование» является проектом с новой постановкой образовательных задач для реализации на борту Международной космической станции в рамках научно-образовательных экспериментов.

Результаты эксперимента предполагается использовать в учебном процессе для наглядной демонстрации возможности получения оболочек и полых конструкций из композиционных материалов в реальных условиях невесомости, а также для наглядной иллюстрации физических процессов в механике жидкостей.

Полученные результаты:

Эксперимент находится на стадии наземной подготовки.

Сроки проведения: 2014-2015 гг.
Состояние эксперимента: Завершен
Организация постановщик: РКК «Энергия» им. С.П. Королева
Организации участники: Средние школы №596 и №185 (г. Москва); Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова (МИТХТ, г. Москва); Автономная некоммерческая организация Международный учебно-научный центр «Космос» (АНО МУНЦ «Космос», г. Москва); Государственный научный центр РФ - Институт медико-биологических проблем РАН (ГНЦ РФ-ИМБП РАН, г. Москва); Научно – производственное предприятие «БиоТехСис» (НПП «БиоТехСис», г. Москва); Научно-исследовательский испытательный Центр подготовки космонавтов им. Ю.А. Гагарина (НИИ ЦПК, Московская обл., Звездный городок).
Публикации по эксперименту:

Список публикаций в процессе редактирования.

Последнее обновление: 22.07.2019
Страна: Россия