Какие эксперименты будут проводиться в новом лабораторном модуле «Наука»?⁠⁠

Новый модуль МКС – это не только дополнительная жилплощадь, комфорт и удобства для космонавтов, но и тщательно продуманный лабораторный комплекс. Для размещения научного оборудования имеется 14 рабочих мест внутри модуля и 16 снаружи. Пока там свободно, но по мере ввода «Науки» в эксплуатацию эти места будут заполняться приборами и оборудованием, доставляемыми кораблями «Прогресс» с Земли.

В мае этого года в РКК «Энергия» была утверждена Программа научных и прикладных исследований, планируемых на модуле «Наука» с 2022 года. В ней предусмотрено проведение 33 новых целевых работ, а также продолжение ранее начатых экспериментов на других модулях российского сегмента.

В качестве первоочередных были выбраны 13 исследований.

Эксперимент «Захват-2» проводят инженеры РКК «Энергия». Они уже несколько лет работают над созданием унифицированного манипулятора, обладающего некоторыми функциями человеческой кисти.

Манипулятор разместят на внешней поверхности «Науки», а управлять им будет космонавт с пульта блока сопряжения, размещенного внутри модуля. Планируется отработать захват манипулятором имитаторов поручней с определенной силой сжатия, проверить исправность электроприводов и изучить свойства материалов в условиях открытого космоса.

Данные исследования будут использованы при проектировании робототехнической системы для операций на внешней поверхности космических аппаратов.

В рамках эксперимента «Напор-миниРСА» проверят работу миниатюрного всепогодного радиолокатора для изучения Земли.

Исследование «Капля-2» направлено на испытание капельного холодильника – излучателя тепла для ядерного космического буксира «Зевс», разрабатываемого сейчас в России. Часть экспериментов посвящена материаловедению, ведь микрогравитация позволяет получить материалы с недостижимыми на Земле свойствами. К таким работам относятся «Мираж», «Вампир» и «Фуллерен». Результаты тестов помогут оценить возможности создания на орбите полуавтоматических заводов по производству монокристаллов для нужд микроэлектроники.

Еще одно направление, которое можно назвать традиционным: исследование механизмов адаптации живых организмов к факторам космического полета. Еще в 1970-е годы на станцию «Салют» доставляли оплодотворенные перепелиные яйца, размещали их в инкубаторе, а вылупившихся птенцов возвращали на Землю, чтобы отследить этапы воздействия на них факторов космического полета.

Станция "МИР", 1990г.

На «Науке» планируют вернуться к эксперименту «Перепел», но уже на совершенно ином технологическом уровне. Предполагается на борту МКС с помощью инкубатора получить из оплодотворенных яиц популяцию перепелов, проследить их развитие и адаптацию к невесомости. Не исключено, что птенцы смогут достичь половозрелости и даже дать потомство. В любом случае сам процесс ухода за живыми существами, помимо работы, послужит для космонавтов эффективным антистрессом.

Другой эксперимент – «Мутация» – предусматривает изучение нескольких поколений микробов в условиях космического полета. Эксперимент направлен на изучение влияния факторов космического полета внутри и вне космического корабля МКС на уровень мутагенеза, обмен генетическим материалом, изменение первичного и вторичного метаболизма у микроорганизмов различных таксономических групп. Предполагается определение динамики радиационных воздействий в открытом космосе с помощью микроорганизмов, размещенных на наружной поверхности станции. Будет проведена оценка защитных свойств материалов, защищающих микроорганизмы, помещенные на внешней стороне МКС от ионизирующего излучения. По результатам эксперимента ожидается выявить изменения уровня метаболизма, получить штаммы с улучшенными технологическими свойствами, а также рекомбинантные штаммы и их продукты с новыми свойствами.

Использование результатов эксперимента на Земле - результаты исследований могут быть использованы при изучении влияния экстремальных факторов измененной среды обитания на формирование возбудителей инфекций у человека.

Использование результатов эксперимента для освоения космоса - предполагается использовать штаммы микроорганизмов в качестве биоиндикаторов, определяющих уровень влияния факторов космического полета на живые системы.

В рамках работы «Витацикл-Т» космонавты смогут выращивать любимый многими «китайский салат» (пекинская капуста). “Эксперимент “Витацикл-Т” – это создание оранжереи, позволяющей выращивать растения в промышленных масштабах”, – рассказал заведующий лабораторией разработки и реализации медико-биологических программ ИМБП РАН Юрий Смирнов. На МКС будет доставлена космическая оранжерея, которая в профиль напоминает улитку. Космонавты будут закладывать в оранжерею полоску с семенами, вторую полоску можно будет добавить прокрутив барабан.

Если все пойдет хорошо, одну часть урожая космонавты будут консервировать и отправлять на Землю для исследований, а другую смогут употреблять в пищу. В будущем попытаются вырастить также бобовые и помидоры.

Научный результатом эксперимента будет информация о влиянии режимов увлажнения и аэрации корнеобитаемой зоны в условиях космического полёта на продуктивность, развитие и структуру зеленных растений. Основным техническим результатом будет проверка работоспособности аппаратуры "Витацикл-Т" и отработка режимов работы её основных блоков подсистем, в условиях космического полёта. Результаты будут использованы для создания бортовой конвейерной космической оранжереи для РС МКС, а в дальнейшем - при разработках звена высших растений биотехнических систем жизнеобеспечения экипажей в межпланетных космических экспедициях.

Найдет свое продолжение и эксперимент «Асептик» по проверке эффективности различных дезинфицирующих препаратов для применения на борту МКС.

Исследование «БТН-Нейтрон», тоже не новое, посвящено изучению вредного воздействия космических лучей и высокоэнергетических частиц на космонавтов и космический корабль.

Два спектрометра, доставленные на борт МКС, позволят оценить степень противостояния разных материалов нейтронному облучению. Пока не будет найдено эффективное решение этого вопроса, о межпланетных пилотируемых полетах, к сожалению, остается только мечтать.

Важное место в научной программе на борту модуля занимают эксперименты по наблюдению Земли. Аппаратура «Ракурс» позволит изучать воздушные волны в атмосфере нашей планеты, а в ходе эксперимента «Импульс» ученые будут исследовать свойства ионосферы Земли, «вбрасывая» в нее пучки ионов.

Эксперимент «Капля-2». Исследование гидродинамики и теплопередачи монодисперсных капельных потоков в условиях микрогравитации применительно к капельным холодильникам-излучателям. Описание эксперимента: проблема отвода тепла от ЭУ большой мощности является существенным ограничением для создания таковых ЭУ в космосе. Удельная масса ХИ в массе ЭУ растёт непропорционально быстрее от мощности ЭУ. Для установок мощностью более 1 МВт масса традиционных ХИ при данных температурных параметрах теплоносителя (не более 1500С для турбинной схемы генерации) превышает 50% от массы всей ЭУ. Т.е. масса ХИ становится лимитирующим фактором при создании ЯЭУ большой мощности.

Один из путей по повышения эффективности ХИ заложен в данный эксперимент – это излучение тепла непосредственно с поверхности теплоносителя и как следствие исключение стенок ХИ, которые являются, как источником дополнительного термосопротивления, так и источником массы.

В ходе эксперимента планируется получить данные о характеристиках рабочего процесса капельного холодильника-излучателя в процессе генерации потока монодисперстных капель, их движения к заборнику и сбора капель в коллекторе для замыкания цикла. Эксперимент проводится в полуавтоматическом режиме. Количество сеансов эксперимента - не менее 10.

Ожидаемые результаты будут востребованы для разработки:

- эскизного проекта многоразового межорбитального буксира с капельным холодильником-излучателем;

- предложений по энергетическому и технологическому оборудованию для Лунной базы.  Одновременно эксперимент позволит исследовать фундаментальную проблему тепломассобмена в дисперсных средах.

ЦНИИМАШ, Координационный научно-технический совет https://tsniimash.ru/science/scientific-experiments-onboard-... (для желающих ознакомится с экспериментами, которые проводились/проводятся/готовятся)