Астра-3

Исследование динамики изменения загрязняющего воздействия продуктов газовыделения материалов внешних покрытий и струй двигательных установок системы управления в условиях длительного воздействия факторов окружающего космического пространства.

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.

Аналогичные зарубежные работы и исследования, направленные на определение загрязняющих воздействий двигателей, работающих на двухкомпонентных топливах АТ + НДМГ, проведены в ограниченном объеме.

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.

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.

Список публикаций в процессе редактирования.