Научные исследования и эксперименты на пилотируемых орбитальных комплексах. Покажите научные задачи, решаемые на пилотируемых орбитальных комплексах.

При постоянной поддержке президента Нурсултана Назарбаева и тесном взаимодействии ученых и специалистов НИИ Казахстана и организаций космической отрасли России в Казахстане исследования на пилотируемых комплексах стали развиваться, начиная с полета казахстанского космонавта Т.О. Аубакирова на ОК «Мир» в 1991 года.

Постановка задач, разработка и реализация КЭ проводилась с участием ученых и специалистов более 20 НИИ и организаций Казахстана. Так, в 1994 году было проведено 8 космических экспериментов (КЭ), а в 1998 году - 23 комплексных эксперимента. В 2001 году Казахстан одним из первых реализовал программу научных исследований и экспериментов на борту международной космической станции.

С 1994 по 2001 годы с участием космонавта Т. Мусабаева выполнялись космические исследования и эксперименты по следующим основным направлениям: «Физико-технические исследования», «Природно-ресурсный мониторинг», «Геофизические исследования», «Космическая биотехнология и биомедицина».

В рамках выполнения работ по блоку «Физико-технические исследования» проведены КЭ «Темир», «Дэмедж/Керамика», «Отказ/Экзек» (1994, 1998 годы). Полученные результаты и дальнейшие исследования были положены в основу развития новых направлений «Космическое материаловедение» и «Космическое приборостроение».

Исследовано влияние микрогравитации на физико-технические свойства металлических расплавов. Получены новые слоистые структуры расплавов, которые могут быть использованы для создания новых материалов с заданными свойствами. Эти материалы представляют интерес для аэрокосмической промышленности при создании узлов и элементов конструкций новых казахстанских КА различного назначения, полезной нагрузки, космических средств выведения и защиты [3].

В дальнейшем при подготовке научных программ казахстанских космонавтов на МКС на предполетном этапе получены важные результаты. Созданы и исследованы новые полиимидные металлизированные материалы, обладающие высоким коэффициентом оптического отражения 82-95%, поверхностной тепло- и электропроводностью. Эти материалы могут стать основой для создания «космического паруса», новых покрытий для оборудования, работающего в открытом космическом пространстве.

Изучены свойства новых сверхпроводящих материалов, которые могут быть использованы в качестве электромагнитной защиты; для создания высокочастотных резонаторов, корпусов в космических термоядерных энергетических установках. Созданы и исследованы многофункциональные тканеэквивалентные полимерные материалы (зубная эмаль и аланин) для оценки вклада различных компонент космического излучения в суммарную дозу на МКС.

В перспективе космическое приборостроение может развиваться на базе созданных новых материалов и приборов, разработанных при проведении космических исследований и экспериментов на борту ОК «Мир» и МКС. К ним относятся: микропроцессорный испытательный комплекс для проведения моделирующих и штатных испытаний на радиационную стойкость элементной базы нового поколения с последующей установкой их на казахстанских КА различного назначения; устройство для очистки атмосферы на МКС и в наземных замкнутых помещениях на основе новых адсорбционных материалов, способных одновременно связывать химические и биологические загрязнители воздуха. Созданный высокоскоростной спектрометрический и радиометрический комплекс будет использован для оценки состояния верхней атмосферы и разработки рекомендаций для гражданской авиации по условиям пролета регионов с грозовой активностью.

Физико-технические исследования. Перечислите основные космические эксперименты в области космического материаловедение. Цели. Задачи. Международные проекты. Казахстанские исследования. Покажите основные результаты.

Физико-технические исследования были направлены на решение фундаментальных и прикладных задач в области изучения физико-химических процессов в металлических сплавах, прошедших термообработку в условиях микрогравитации (КЗ «Темир»), влияния факторов космического пространства на физические свойства высокотемпературных сверхпроводящих материалов и полимеров (КЗ «Керамика»), работоспособности модулей памяти в составе бортовой аппаратуры (КЗ «Отказ-Экзек»)

Термическая обработка металлических расплавов на ОК «Мир». Учеными разных стран накоплен большой опыт но термической обработке металлических расплавов на ОК «Мир». Так, в 1998 г. на ОК «Мир» в рамках программы «Мир - НАСА» проводился КЭ «OLLIPSE» на установке «Оптизон» при температуре 1000° с образцами меди и серебра, запаянными в специальные капсулы. Установка соединялась в ходе эксперимента с забортным вакуумом. Это технологический эксперимент, разработанный в американском Университете Алабамы, целью которого было изучение процесса жидкофазного спекания металлов в условиях невесомости для получения материалов с однородной структурой. Российскими учеными на этой установке проводился эксперимент по самораспространяющемуся высокотемпературному синтезу металлов в условиях длительной микрогравитации.

Для изучения процессов жидкофазного спекания металлов в невесомосги в июле 1998 г. на корпусе печи «Галлар» был укреплен датчик конвекции «Дакон», позволивший смоделировать конвективные потоки в расплаве в условиях микрогравитации.

С целью оценки влияния невесомости на развитие физико-химических процес сов в металлических сплавах при термообработке на борту ОК «Мир» в рамках казахстанской программы «Полет-М2» на технологической установке «Галлар» был выполнен КЭ «Темир-1». Эксперимент «Темир-1» был выполнен 24 и 28 октября 1994 г. При этом не обошлось без трудностей. Методика эксперимента, разработанная совместно ИКИ (Казахстан) и НПО «Научный центр» (Россия), содержала программу набора команд в отличной от тренировочного варианта форме, и космонавтам потребовалось дополнительное время, чтобы в ней разобраться. Во время выполнения эксперимента 28.08.94 г. возникла нештатная ситуация: не произошла автоматическая выгрузка контейнера из печи (вероятная причина - уменьшенный диаметр хвостовика капсулы) и пришлось пойти на нарушение техники безопасности, чтобы достать контейнер. Несмотря на возникшие трудности, эксперимент был выполнен.

Целью следующего эксперимента «Темир-2» (1998 г.), связанного с термообработкой металлических расслаивающихся расплавов на ОК «Мир», было определение возможности получения сплавов с заданными свойствами. При этом необходимо было соблюдение следующих условий эксперимента: равномерный нагрев образцов; фиксация реальных температур нагрева (±10/15 °С); ускоренное охлаждение образцов расплавов после термообработки.

КЭ «Темир-2» проводился в период с 15.06.1998 г. по 19.07.1998 г. Также как и в предыдущем эксперименте, были выполнены монтаж аппаратуры «Галлар» на штатное место в модуле «Кристалл»; измерения и подбор температурного профиля для различных контейнеров 19.06.98 г., 26.06.98 г., 04.07. 08.07.98 г., 19.07.1998 г. осуществление контроля микроускорений в зоне размещения аппаратуры «Галлар». В ходе эксперимента «Темир-2» проводились сеансы связи для согласования условий его выполнения.

Все образцы и результаты измерения температуры печного пространства и образцов на ОК «Мир» были доставлены на Землю на корабле «Союз ТМ-27».

Физико-технические исследования. Перечислите основные космические эксперименты в области космического приборостроение. Цели. Задачи. Международные проекты. Казахстанские исследования. Покажите основные результаты.

Физико-технические исследования были направлены на решение фундаментальных и прикладных задач в области изучения физико-химических процессов в металлических сплавах, прошедших термообработку в условиях микрогравитации (КЗ «Темир»), влияния факторов космического пространства на физические свойства высокотемпературных сверхпроводящих материалов и полимеров (КЗ «Керамика»), работоспособности модулей памяти в составе бортовой аппаратуры (КЗ «Отказ-Экзек»)

В перспективе космическое приборостроение может развиваться на базе созданных новых материалов и приборов, разработанных при проведении космических исследований и экспериментов на борту ОК «Мир» и МКС. К ним относятся: микропроцессорный испытательный комплекс для проведения моделирующих и штатных испытаний на радиационную стойкость элементной базы нового поколения с последующей установкой их на казахстанских КА различного назначения; устройство для очистки атмосферы на МКС и в наземных замкнутых помещениях на основе новых адсорбционных материалов, способных одновременно связывать химические и биологические загрязнители воздуха. Созданный высокоскоростной спектрометрический и радиометрический комплекс будет использован для оценки состояния верхней атмосферы и разработки рекомендаций для гражданской авиации по условиям пролета регионов с грозовой активностью.

Сбои модулей памяти бортовых систем. Известно, что во время полетов КА происходят сбои и отказы запоминающих устройств (ЗУ) бортовой радиоэлектронной аппаратуры (РЭА).

Для прогнозирования надежности ЗУ в составе РЭА в условиях многолетних космических полетов необходимо иметь информацию о комплексном влиянии всех факторов КП на интенсивность, характер и локализацию сбоев ЗУ, изучить причины и механизм отказов ЗУ в реальных условиях.

Этой проблеме был посвящен КЭ «Отказ-Экзек», который выполнялся в рамках Программы научных исследований и экспериментов Республики Казахстан на ОК «Мир» в соответствии с трехсторонним (Франция - Россия - Казахстан) Протоколом.

КЭ проводился на установке «Экзек», разработанной специалистами Франции в течение 1995-1997 гг. В наземных моделирующих экспериментах использовалась система SPACE, разработанная казахстанскими специалистами.

После проведения КЭ «Отказ» была увеличена чувствительность регистрирующего модуля за счет использования ЗУ с большей степенью интеграции. Всего за время эксперимента на OK «Мир» получено 357 событий. В соответствии с Протоколом между Францией, Россией и Казахстаном обработка и анализ экспериментальных данных проводились совместно тремя сторонами. Определены фактоы космического пространства, влияющие на отказы модулей памяти в составе бортовой аппаратуры в реальных условиях.

По результатам анализа полученных данных установлено, что при комплексном воздействии различных факторов космического пространства вклад радиационного фактора в интенсивность сбоев ЗУ составлял ~10 %. Полученные данные использовались для разработки механизма отказов ЗУ в условиях микрогравитации, выявления особенностей комплексного влияния факторов космического полета и космического пространства на работоспособность модулей памяти в составе бортовой аппаратуры.