Изучение характеристик МКС как среды проведения исследований (Среда МКС)

Изучение характеристик МКС как среды проведения исследований (Среда МКС)

Сведения о постановщике: д. т.н. , РКК “Энергия”

Экспедиции:  Космические эксперименты по данной теме проводятся с МКС-12 по настоящее время.

Сбор и анализ  данных с проведением расчетов для определения уровня микроускорений на борту РС МКС при проведении динамических операций;

Сбор и анализ необходимых данных с проведением расчетов для определения собственного магнитного поля МКС с помощью математической модели магнитного поля Земли.

Наименование области исследования:

Изучение динамических параметров МКС как технической среды для проведения различных исследований.

Определение режимов работы служебного и научного оборудования МКС, обеспечивающих выполнение требований, предъявляемых при проведении научных исследований на борту РС МКС.

Разработка и последующее уточнение математических моделей:

1) определения динамических (массово-инерционных) параметров МКС;

2) юстировки положения научных приборов и штатных датчиков ориентации РС МКС, установленных на корпусе станции;

3) определения собственного магнитного поля станции;

4) определения микрогравитационной обстановки на МКС.

Краткое описание сути КЭ.

Изменение конфигурации МКС в процессе стыковок и расстыковок грузовых и пилотируемых кораблей, перемещение экипажем доставляемых грузов, перекачка топлива и воды оказывают существенное влияние на соотношение моментов инерции, на аэродинамические характеристики, магнитные свойства и на положение центра масс МКС. Изменение конфигурации станции, воздействие работы отдельных сильно шумящих систем, а также проведение динамических операций, сопровождающихся динамическим воздействием на корпус МКС, может приводить к деформациям корпуса станции и, как следствие, к разъюстировке чувствительных осей штатного и научного оборудования. Доставляемое на борт оборудование привносит также электромагнитные возмущения, что может привести к существенному изменению имеющейся картины распределения магнитного поля на МКС. Результаты КЭ позволят комплексно оценить параметры МКС как среды проведения различных исследований. В частности, результаты эксперимента позволят оперативно уточнять динамические параметры станции, а также положение чувствительных осей научных приборов и датчиков ориентации штатной СУДН; оперативно уточнять уровень и характер магнитных помех на борту, а также уровни микрогравитации при проведении различных динамических операций.

Использовались датчики ориентации СУДН, штатные датчики угловой скорости (ГИВУС), акселерометры, измерители микроускорений системы СБИ,  магнитометры.

В целях исследования микроускорений, возникающих на МКС при выполнении динамических операций, также использовались акселерометры на американском сегменте МКС.

Были задействованы наземные сегменты оборудования: каналы сбора и распространения информации от бортовой аппаратуры; каналы передачи команд управления на аппаратуру; система сбора, хранения и обработки данных ТМИ по эксперименту.

Результаты КЭ.

В ходе выполнения КЭ  были продолжены исследования микроускорений, возникающих на борту МКС при проведении таких динамических операций, как  коррекции орбиты МКС, операции стыковки и расстыковки, изменения ориентации станции.  Было проведено пятьдесят пять сеансов КЭ. Измерения проводились в автоматическом режиме, без участия экипажа. Используемая аппаратура СУД работала в штатном режиме. Во всех сеансах эксперимента получена необходимая  телеметрическая информация. В том числе, были проведены исследования микроускорений, возникающих при стыковке и расстыковке КА " Dragon", осуществляемых манипулятором МКС (SSRMS). При таких стыковках управление дежурной ориентацией МКС  и стабилизацией комплекса осуществляется гиродинами американского сегмента (АС).

Также проводились исследования микрогравитационной обстановки на МКС при проведении динамических операций.

В целях юстировки магнитометра МКС и уточнения его показаний были выполнены исследования по сравнению получаемой от него информации, с информацией, получаемой от магнитометра, находящегося на борту МКС в составе научной аппаратуры ИКИ РАН. Полученная телеметрическая информация в настоящее время обрабатывается и анализируется.

Полученные данные позволяют сделать вывод, что информации, поступающей в настоящее время в рамках КЭ «Среда МКС» от штатных датчиков  микроускорений и магнитометра, будет недостаточно  на этапе эксплуатации МКС, как научной лаборатории. Необходимо создание специализированной научной аппаратуры, обеспечивающей круглосуточный мониторинг  физических условий проведения исследований на РС МКС. Предложено разработать «Комплект переносных акселерометров» с улучшенными характеристиками (по сравнению с имеющимися) и «Низкочастотный линейный микроакселерометр с порогом чувствительности 10-9 g».

Перечень публикаций.

, , Определение характерных частот упругих колебаний конструкции МКС, препринт Института прикладной математики им. РАН, 2007. , , Технические эксперименты на борту МКС по измерению фоновых микровозмущений // Материалы XLII научных чтений, посвященных разработке научного наследия и развитию идей . Калуга: ИД “Эйдос”, - 2007. , , Исследование возможности и перспектив проведения экспериментов в области микрогравитации с помощью ТГК “Прогресс” // Материалы Российского симпозиума “Космическое материаловедение”, Калуга, “Манускрипт”, 10-13 сентября 2007, с.83. Изучение характеристик и возможностей орбитальной станции для выполнения исследований в программах технических экспериментов на МКС. // РКТ. Труды. Сер. XII. Вып.1-2  Королев: РКК «Энергия» им. , 2011. С. 45-50. , , Микровозмущения при проведении динамических операций на МКС. // РКТ. Труды. Сер. XII. Вып.1-2  Королев: РКК «Энергия» им. , 2011. С. 51-70. Беляев  М. Ю., , Микровозмущения, возникающие в процессе эксплуатации российского сегмента Международной космической станции // Космонавтика и ракетостроение. Научно-технический журнал ЦНИИмаш. 2007 №1 (46). , , Расчет квазистатических микроускорений, возникающих на борту Международной космической станции // Препринты ИПМ им. 2012 №60 32 с. , , Оценка точности показаний магнитометра, установленного на Служебном модуле Международной космической станции // Препринты ИПМ им. 2012 №54 32 с.