Направление 5. Технологии освоения космического пространства

Цель

Целью данного направления исследований является отработка и совершенствование космической техники и ее составных элементов, а также освоение новых космических техно- логий в обеспечение повышения целевой и эксплуатационной эффективности РС МКС, а так- же отработка ключевых элементов перспективной космической инфраструктуры в интересах освоения космоса.

Основные положения

В настоящее время основными направлениями технических исследований, реализуемых в России, являются новые технологии создания наземно-бортовых космических систем, космических аппаратов и исследовательской аппаратуры, а также обеспечение надежности, снижение риска при полетах и проведении научных исследований.

К первому направлению «Новые технологии создания наземно-бортовых космических систем, космических аппаратов и исследовательской аппаратуры» можно отнести следующие области исследований:

- отработка новых систем, космических аппаратов, кораблей и станций и исследо- вательской аппаратуры;

- исследование стойкости новых материалов;

- отработка новых методов управления и контроля;

- отработка новых принципов создания космической техники;

- создание робототехнических устройств и др.

Ко второму направлению «Обеспечение надежности, снижение риска при полетах и проведении научных исследований» относятся следующие области исследований:

- исследования динамических характеристик и уровней нагружения конструкции;

- контроль внешней атмосферы станции;

- исследования микрометеоритной и техногенной обстановки на орбите полета;

- исследования физических условий, возникающих на станции и др.

Пилотируемая космонавтика связана, прежде всего, с определёнными рисками, поскольку используется в ней сложная техника, которая должна обеспечивать существование человека в экстремальных условиях – условиях космического полёта. Поэтому основными задачами экспериментов этого направления является отработка средств снижения риска полетов на МКС и на последующих перспективных пилотируемых космических комплексах, а также создание оптимальных технических условий для их целевого использования и проведения научных исследований.

Технические эксперименты на РС МКС в этом контексте направлены на изучение и уточнение характеристик конструкции орбитального комплекса в целом, условий его эксплуатации, исследование характеристик конструкционных материалов и покрытий, изменяющихся с течением времени под воздействием факторов космического пространства на орбите МКС, всестороннюю отработку средств автоматизации и роботизации космических исследований, а также освоение новых космических технологий.

Большое влияние на работоспособность космических материалов оказывают факторы космической среды: космическая пыль, потоки атомарного кислорода, продукты собственной внешней атмосферы КА, заряженные частицы средних и высоких энергий, входящие в состав радиационных поясов Земли, космического корпускулярного излучения солнечного и галактического происхождения. Экспериментальные исследования в области космического материаловедения направлены на получение исходных данных о реальных условиях эксплуатации материалов космического назначения и исследование свойств перспективных материалов в открытом космическом пространстве.

Важным фактором функционирования МКС на околоземной орбите является образова- ние вокруг станции весьма плотной собственной внешней атмосферы. Под действием ионизирующих потоков и электрического поля высоковольтных солнечных батарей в СВА возникает плазменное окружение станции с весьма неоднородными нестационарными распределениями плотности и электромагнитного поля. Размеры плазменного окружения превышают размеры станции, а плотность в ней может быть на порядки больше плотности ионосферы на высоте орбиты. Интенсивные электрофизические процессы вблизи МКС могут влиять на динамику полета, на работу систем радиосвязи, навигационного и оптического оборудования, усиливают деградацию поверхности элементов станции. Поэтому исследование процессов в плазменном окружении МКС и их влияния на надежность работы космического комплекса является актуальной и практически необходимой задачей.

Освоение ближнего и дальнего космоса предполагает и освоение новых технологий, совершенствование методов и средств строительства, ремонта и технического обслуживания КА. Создание технологического задела проводится с учётом опыта создания и эксплуатации орбитальных станций. В первую очередь осваиваются технологии для отработки ключевых элементов перспективной пилотируемой инфраструктуры: трансформируемые модули и конструкции, перспективные системы обеспечения безопасности и жизнедеятельности комплексов в целом, а также технологии по созданию и отработке мехатронных и робототехнических систем, в том числе новые типы механических, электрических, информационных интерфейсов, беспроводные технологии передачи данных и т.п.

Новые задачи в области разработки межпланетных автоматических и пилотируемых космических комплексов для дальнейшего освоения Солнечной системы, в первую очередь Луны и Марса, робототехнических космических средств и систем нового поколения требуют продолжения технических исследований на РС МКС, как для отработки передовых проектно-конструкторских решений в целях модернизации существующих станционных систем, так и разработки новой бортовой аппаратуры и оборудования, способных обеспечивать эффективное выполнение долговременных пилотируемых полетов.

Одной из приоритетных задач этого направления является отработка технологий осво- ения космического пространства, более удалённого, чем низкие околоземные орбиты. В частности, в первую очередь должны осваиваться технологии для создания ключевых элементов перспективной пилотируемой инфраструктуры, а также отработка в космосе элементов ключевых составляющих перспективных энергодвигательных установок КА. Отработка технологий создания и эксплуатации в космосе крупногабаритных разворачиваемых несущих конструкций и систем обеспечения теплового режима КА с высокой энерговооружённостью.

Статистика по состоянию КЭ