Шифр эксперимента: | Астра-3 |
Информационная справка: | ИС Астра-3.docx |
Направление НПИ: | 5. Технологии освоения космического пространства |
Секция КНТС: | Технические исследования и технологии пилотируемых космических полетов |
Наименование эксперимента: | Исследование динамики загрязняющего воздействия СВА на элементы внешних поверхностей МКС. |
Цель эксперимента: |
Исследование динамики изменения загрязняющего воздействия продуктов газовыделения материалов внешних покрытий и струй двигательных установок системы управления в условиях длительного воздействия факторов окружающего космического пространства. |
Описание эксперимента: |
Экспериментальные исследования работы в вакуумных условиях ЖРДМТ, предназначенных для МКС 17Д58Э, С5.142, 11Д428А-16, С5-144, проведенные Центром Келдыша в 1994-1997 г.г. в рамках темы “Струя”, позволили выявить новые существенные механизмы истечения конденсированных контаминантов из ЖРДМТ при импульсной работе. Установлено, что подавляющая доля контаминантов истекает из двигателей в виде медообразной вязкой жидкости сложного состава, движущейся по камере сгорания, внутренним стенкам сопла и далее в интервалах между включениями переползающей за счет капиллярных сил на внешние поверхности двигателя. При очередном импульсе запуска жидкость, находящаяся у выходной кромки сопла, сдувается в стороны в виде крупнодисперсных капель. Измерения показали, что этот двигательный конденсат имеет чрезвычайно низкую испаряемость, сравнимую с маслом для вакуумных насосов. В настоящее время планируется установка газодинамических защитных устройств (ГЗУ) около (или вокруг) сопел МЛМ для ограничения углов разлета капель контаминанта для исключения возможности их попадания на панели СБ, радиаторов и других чувствительных элементов. Для подтверждения эффективности этих мероприятий необходимы соответствующие измерения скорости осаждения контаминантов и динамики их испарения. Эти же измерения необходимы для оценки относительного вклада в суммарное загрязнение струйного воздействия и воздействия продуктов газовыделения материалов внешних покрытий МКС. В процессе КЭ при сериях включений ЖРДМТ определяется эволюция массы загрязнений (контаминантов), осаждаемых на кварцевых микровесах, при контроле циклограммы работы ЖРДМТ и местных условий (температура, освещенность Солнцем, угол набегания внешнего потока). Исследуется количество и состав загрязнений от ДУ, осажденных на образцах материалов, размещаемых на планшете. |
Новизна эксперимента: |
Аналогичные зарубежные работы и исследования, направленные на определение загрязняющих воздействий двигателей, работающих на двухкомпонентных топливах АТ + НДМГ, проведены в ограниченном объеме. |
Научная аппаратура: |
Аппаратура «Астра-3», используемая в КЭ, состоит из блока контроля загрязнений (БКЗ), оснащённого кварцевыми микровесами, и 3 планшетов с образцами материалов и покрытий. Блок БКЗ устанавливается на внешней поверхности модуля МЛМ РС МКС. Конструктивно БКЗ представляет собой прибор с внешним кабелем длиной не более 2,5 м и адаптером полезной нагрузки. Габаритные размеры прибора БКЗ в упаковочном чехле – 300х300х220 мм, в раскрытом положении 300х800х220 мм, масса - не более 10 кг. БКЗ включает в себя: - шесть датчиков кварцевых микровесов с золотым покрытием; - два температурных датчика типа ТМ006 05 с диапазонами измерений от минус 50 до плюс 65 градусов Цельсия и от минус 100 до плюс 125 градусов Цельсия для контроля температурного режима блока; - четыре электронагревателя и два блока реле температуры; - адаптер полезной нагрузки 77КМЛ.600Ю2200 . БКЗ укомплектован транспортировочной и герметичной упаковкой и транспортировочным фалом. Корпус блока негерметичный. Снаружи блок, кроме чувствительных элементов датчиков, закрыт экранно-вакуумной теплоизоляцией . Планшет представляет собой кассету с размерами 235х140х20 мм, выполненную из алюминиевого сплава, толщина стенок кассеты от 1,5 до 2 мм. На внутреннюю сторону днища кассеты устанавливается контрольная пластина из алюминиевого сплава (покрашена в белый цвет) с укрепленными на ней образцами материалов с различными покрытиями. Внутренняя (рабочая) сторона планшета закрыта защитным чехлом, выполненным из фторлоновой ткани, который удаляется и утилизируется после установки планшета на внешней поверхности МКС. На внешней стороне днища кассеты установлены ручка-поручень и средства фиксации: переходный кронштейн и замок для крепления планшета на поручнях модуля. В комплект входят: транспортировочный фал с карабином, спецключ и комплект упаковок для возврата планшета на Землю. Общий вес доставляемого оборудования составляет 4 кг. Масса возвращаемой укладки – 3 кг. В 2012 году планируется выпуск КД на НА и создание макета НА. |
Ожидаемые результаты: |
Полученные результаты по распределению загрязняющих фракций и разработка рекомендаций по введению защитных устройств, устанавливаемых вблизи сопел ДО, может значительно уменьшить загрязняющие воздействия ДО на солнечные батареи (СБ) СМ, на радиаторы и другие элементы, продлив тем самым срок их существования, а также уточнить зоны безопасности для космонавтов при ВнеКД вблизи ДУ. Для оценки эффекта от выполнения КЭ проводились прогнозные расчеты снижения мощности СБ, установленных на СМ и НЭП, за счет загрязняющих воздействий двигателей ДО РС МКС. При отсутствии ЗУ за 15-летний период толщина загрязняющей пленки может достичь значений от 5 до 15 мкм, что способно, в свою очередь, снизить мощность СБ на 25-50 % от номинальной. Внедрение ЗУ обеспечит функционирование СБ со значительно меньшими потерями. |
Сроки проведения: | 2015-2016 г. |
Состояние эксперимента: | Готовится |
Организация постановщик: | ПАО РКК «Энергия» им. С.П.Королева |
Организации участники: | Институт теплофизики СО РАН им. С.С. Кутателадзе (ИТ СО РАН), Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН (ИФХиЭ РАН). |
Научный руководитель: | М.Ю. Куршаков, ведущий научный сотрудник, к.ф.-м.н. |
Публикации по эксперименту: |
Список публикаций в процессе редактирования. |
Последнее обновление: | 14.11.2017 |
Постановщики эксперимента: | РККЭ |