Перечислите характеристики факторов космического пространства и условия эксплуатации КА различного назначения.

Факторы поверхностного воздействия, представляющие опасность для открытых элементов аппаратуры и приповерхностных слоев (толщиной до нескольких сотен микрометров) материалов КА:

· космический вакуум;

· поток атомарного кислорода верхней атмосферы Земли;

· собственная атмосфера КА;

· магнитосферная плазма и плазма СВ;

· солнечное УФ-излучение.

Проникающие факторы, оказывающие воздействие на глубокие слои материалов и элементы оборудования, находящиеся во внутренних отсеках КА:

· электроны и ионы РПЗ, СКЛ и ГКЛ;

· крупные частицы метеорной материи и космического мусора;

· микрогравитация.

Магнитосфера Земли

ОКП ограничено сферой, радиус которой равен среднему расстоянию от Земли до Луны (380 тыс. км)

Холодная плазма в магнитосфере Земли (область ионосферы на высотах 30-1000 км) - плазма со средней кинетической энергией частиц ≤ 10 эВ

Горячая плазма в магнитосфере Земли (область функционирования КА на геостационарной орбите ~36000)

Характерные энергии частиц горячей магнитосферной плазмы от 1-100 кэВ,

Концентрации частиц - 105-107 м -3.

Cолнечный ветер (вне магнитосферы Земли) - поток плазмы, непрерывно вытекающий в межпланетное пространство из внешней полностью ионизованной газовой оболочки Солнца, состоящий преимущественно из электронов и протонов.

Температура плазмы СВ ~ 105 К.

Кинетическая энергия протонов СВ ~1 кэВ.

Скорость направленного движения плазмы в окрестности Земли ~500 км-с-1.

Средняя концентрация электронов и протонов в плазме СВ ~7·106 м-3.

Плотность потока частиц -3,5·1012м-2·с -1.

Для ряда материалов коэффициент распыления под действием протонов максимален как раз при энергии протонов ~103 эВ, характерной для СВ. Указанные параметры СВ изменяются в зависимости от уровня гелиогеофизической активности, во время сильных возмущений скорость СВ может возрастать до~1000 км·с -1.

Собственная атмосфера КА

Образование СВА обусловлено процессами газовыделения с поверхности и из объема материалов, утечками газов из внутренних отсеков КА, работой ракетных двигателей разных типов и отделяющихся от поверхности КА и выбрасываемых РД твердых частиц. СВА содержит химически активные компоненты, которые могут

вызывать различные физико-химические процессы, ухудшающие параметры элементов аппаратуры.

Собственная атмосфера КА подразделяется по плотности, составу и физическому воздействию на три части:

-собственная внешняя атмосфера (СВА) КА,

- собственная внутренняя атмосфера герметизированных отсеков (СВАГО) КА,

- собственная атмосфера негерметизированных отсеков и полостей, отделенных от открытого космоса поверхностью.

 

24. Опишите миссии к планетам Солнечной системы, миссии к Марсу. Перечислите международные проекты. Опишите программу «Марс-500» и результаты научных исследований.

Проект "Марс-500" проводится Государственным научным центром Российской Федерации – Институтом медико-биологических проблем РАН под эгидой Роскосмоса и Российской академии наук. В него входит ряд экспериментов, имитирующих те или иные аспекты межпланетного пилотируемого полета. Основой является серия экспериментов по длительной изоляции экипажа в условиях специально созданного наземного экспериментального комплекса. Это: 14-суточная изоляция (завершена в ноябре 2007 г.) 105-суточная изоляция (завершена в июле 2009 г.) 520-суточная изоляция (завешена в ноябре 2011 г.)

Суточная изоляция

Первый этап "полета" к Красной планете проводился в двух модулях медико-технического комплекса - ЭУ-150 (жилой модуль объемом 150 кубических метров) и ЭУ-100 (медицинский модуль объемом 100 кубических метров).

Цель эксперимента:

Проверка и подтверждение соответствия технических и эксплуатационных характеристик систем модулей ЭУ-100 и ЭУ-150 требованиям разработанной технической, эксплуатационной документации и ТЗ на выполнение работ в условиях, максимально приближенных к реальной эксплуатации с участием экипажа из 6-ти человек, находящихся в замкнутой изоляции продолжительностью 14 суток.

Результаты эксперимента:

Проведенный 14-суточный эксперимент подтвердил работоспособность экспериментальных модулей, обслуживающих систем жизнеобеспечения, наземного центра управления, их соответствия заданным техническим условиям и создания приемлемых условий для работы и жизни экипажа.

Суточная изоляция

Цель эксперимента:

Цель отработочного 105-суточного эксперимента, проводимого в рамках проекта “Марс-500” – получение и анализ научно-технической информации для оптимальной организации подготовки и эффективного проведения основного эксперимента, моделирующего все этапы пилотируемого полета на Марс.

Основные задачи эксперимента:

· Исследование особенностей физиологической и психологической адаптации членов экипажа к условиям автономного функционирования;

· Изучение взаимодействия экипажа с персоналом центра управления экспериментом при измененных условиях коммуникации;

Основные результаты

Уточнены критерии медицинского и психологического отбора испытателей-добровольцев для основного 520-суточного эксперимента.

Не выявлено отрицательного влияния экспозиции шума в эксперименте на состояние слуховой функции испытателей-добровольцев.

Суточная изоляция

Цель эксперимента:

Изучение взаимодействия в системе «человек – окружающая среда» и получение экспериментальных данных о состоянии здоровья и работоспособности человека, длительно находящегося в условиях изоляции в герметично замкнутом пространстве

ограниченного объема при моделировании основных особенностей марсианского полета (сверхдлительность, автономность, измененные условия коммуникации с Землей – задержка связи, лимитированность расходуемых ресурсов) и отработка технологий медицинского обеспечения космонавтов применительно к межпланетным перелетам.

Основные задачи эксперимента:

1.Изучение влияния условий, моделирующих особенности пилотируемой марсианской экспедиции на здоровье и работоспособность экипажа;

2.Организация деятельности экипажа и его взаимодействия с наземным центром управления с учетом особенностей, присущих марсианскому полету;

3.Отработка принципов, методов и средств контроля и мониторинга среды обитания при сверхдлительном пребывании экипажа в условиях замкнутого гемообъема;

Научная программа

Осуществление опережающей серии наземных исследований и экспериментов по отработке элементов, направлений и задач марсианской экспедиции, включая исследования физиологических систем и организма в целом, отработке научных, методических, инструментальных и аппаратно-информационных средств системы обеспечения здоровья является важнейшим этапом подготовки реальной марсианской миссии.

Научная программа проводящегося эксперимента отражает следующие требования:

· постоянный учет и контроль экспериментальных условий;

· обеспечение адекватности используемых методов, оборудования и программного обеспечения;

· обеспечение эффективности постоянного динамического контроля изучаемых параметров;