Материалы Эксперимент на Международной космической станции - Materials International Space Station Experiment

Эксперимент Материалы Международной космической станции ( MISSE ) представляет собой серию экспериментов , установленный снаружи на Международной космической станции (МКС) , который исследует последствия долгосрочного воздействия материалов в суровых космических условиях.

Проект MISSE оценивает производительность, стабильность и долгосрочную живучесть материалов и компонентов, запланированных для использования НАСА, коммерческими компаниями и Министерством обороны (DOD) в будущих миссиях на низкой околоземной орбите (LEO), синхронной орбите и межпланетных космических полетах. Установка для длительной экспозиции (LDEF), которая была открыта в 1990 году после 68 месяцев пребывания на НОО, показала, что космическая среда очень враждебна для многих материалов и компонентов космических аппаратов. Атомарный кислород , который является наиболее распространенным атомным видом, встречающимся на низкой околоземной орбите, очень реактивен с пластмассами и некоторыми металлами, вызывая сильную эрозию .

Также существует крайнее ультрафиолетовое излучение из-за отсутствия атмосферного фильтра . Это излучение приводит к ухудшению качества и потемнению многих пластиков и покрытий. Вакуум в пространстве также изменяет физические свойства многих материалов. Удары метеороидов и орбитального искусственного мусора могут повредить все материалы, находящиеся в космосе. Совместное воздействие всех этих сред на космический корабль можно исследовать только в космосе. MISSE оценивает материалы, которые используются в настоящее время и которые планируется использовать в будущих космических миссиях.

Программа MISSE является прямым преемником полезной нагрузки « Мир» для воздействия на окружающую среду (MEEP), которая более года была прикреплена к стыковочному модулю « Мир» космической станции « Мир» между полетами шаттлов STS-76 и STS-86 ; и является потомком Long Duration Exposure Facility . Кроме того, MEEPS может проследить свое происхождение от лотков для образцов пассивной оптической матрицы образцов (POSA), используемых на STS-1 и STS-2 , и их последующих эффектов взаимодействия кислорода с материалами (EOIM) на STS-3 и STS-5 .

MISSE PEC закрыт

Испытанные материалы

По проекту MISSE проходят испытания около 1508 образцов. Образцы варьируются от компонентов, таких как переключатели, датчики и зеркала, до таких материалов, как полимеры , покрытия и композиты . Также оцениваются биологические материалы, такие как семена, споры и различные типы бактерий. Каждый материал миссии должен был быть индивидуально протестирован в лаборатории перед отбором. Окончательное испытание материалов - это воздействие на них космической среды. В лаборатории каждый материал может одновременно подвергаться воздействию только одной конкретной моделируемой среды. В космосе они подвергаются воздействию всех сред сразу. Помимо тестирования новых материалов, MISSE также будет заниматься вопросами, касающимися текущих материалов, таких как те, которые используются в спутниках связи, которые страдают от преждевременных отказов блоков питания солнечных элементов. Также будут испытаны новые поколения солнечных элементов с более длительным ожидаемым сроком службы.

MISSE также будет тестировать покрытия, используемые для контроля температуры поглощения и излучения тепла спутниками. Враждебная среда космоса ограничивает срок службы покрытий. Будут испытаны новые покрытия, которые, как ожидается, будут намного более устойчивыми в космосе и, следовательно, имеют более длительный срок службы. MISSE также решит важную проблему пилотируемого исследования Марса: защиту экипажа от очень энергичных космических лучей, обнаруживаемых в межпланетном пространстве. Новые концепции легких щитов будут опробованы на MISSE. Планируются сверхлегкие мембранные конструкции для солнечных парусов, больших надувных зеркал и линз. Также будет изучено влияние ударов микрометеороидов на эти материалы.

Данные MISSE (MISSE 1–7) теперь открыты для общественности через зарегистрированный аккаунт на http://materialsinspace.nasa.gov/ . По возможности НАСА пыталось собрать данные о прошлых экспериментах MISSE и сделать их общедоступными. Данные все еще собираются от исследователей и добавляются в базу данных MISSE.

Развертывание MISSE

Материалы, выбранные для миссии, помещаются в похожие на портфели пассивные экспериментальные контейнеры (PEC). PEC используются для транспортировки экспериментов на МКС и обратно. Во время выхода в открытый космос их размещают на поручнях или на открытой экспериментальной установке МКС. Контейнеры открываются полностью (на 360 °), поэтому две поверхности с экспериментами смотрят в противоположных направлениях. Эксперименты фотографируются несколько раз во время их пребывания на улице, если это возможно, обычно всякий раз, когда появляется возможность из-за запланированного выхода в открытый космос. После экспонирования в космосе MISSE извлекается таким же образом, как и был развернут, образцы материалов проверяются, чтобы убедиться, что они все еще обладают уникальными свойствами, необходимыми для выполнения космических миссий. У MISSE есть активные и пассивные детекторы, позволяющие считывать историю времени или то, что происходило с материалами в определенные моменты времени. Вернувшись на землю, будут проведены испытания, чтобы определить последствия его воздействия. Эти испытания позволят определить, какие материалы достаточно прочные, чтобы выжить в космосе.

Первоначально планировалось, что MISSE-1 и 2 будут развернуты примерно на год, а MISSE-3 и 4 - до трех лет. Из-за остановки флота шаттлов после катастрофы космического корабля "Колумбия" потребовалось внести изменения в эти планы. MISSE 1 и 2 предоставили данные за три года, а MISSE 3 и 4 предоставили данные за один год.

МИССЕ-1 и МИССЕ-2

Первая и вторая серия экспериментов была запущена космическим кораблем « Дискавери» во время миссии STS-105 10 августа 2001 года и содержала 910 образцов различных материалов. Он был установлен в двух отдельных поручнях шлюза, расположенных на стыковочном шлюзе Quest и газовых баллонах высокого давления.

30 июля 2005 г., во время первого выхода в открытый космос миссии STS-114 , оба эксперимента были восстановлены.

ICC STS-105 с MISSE-1 и 2
MISSE PEC1 и 2 ездовых животных в Quest
MISSE PEC1
MISSE PEC1 установлен на Quest
MISSE PEC2
Вид MISSE PEC2, установленного на Quest

МИССЕ-5

Это был третий запущенный эксперимент MISSE, хотя и пятый MISSE PEC. MISSE-5 был запущен космическим кораблем " Дискавери" во время миссии STS-114 26 июля 2005 года и содержал 254 образца различных материалов. Он был установлен на ферме P6, а год спустя, во время третьего выхода в открытый космос миссии STS-115 15 сентября 2006 года, пакет MISSE-5 был извлечен.

MISSE-5 содержал три расследования. Один из экспериментов - Forward Technology Solar Cell Experiment (FTSCE), тест производительности 36 солнечных элементов для использования на космических кораблях будущего. Во втором исследовании измерялась деградация более 200 гибких материалов в космической среде. В третьем эксперименте участвовал PCSat-2, который обеспечивал систему связи и тестировал готовое решение любительской спутниковой службы для управления и контроля телеметрии. MISSE-5 был первым активным экспериментом из серии MISSE. Ему требовалось питание, и он мог связываться с землей через PCSat-2.

MISSE PEC5 готовится к запуску. Слева FTCSE, справа PcSat-2, покрытый золотым тепловым одеялом с образцами гибких материалов.
MISSE PEC5 на конце фермы P6
MISSE PEC5 на конце фермы P6

МИССЕ-3 и МИССЕ-4

Четвертая и пятая серия экспериментов MISSE (MISSE PEC3 и MISSE PEC4) были запущены космическим шаттлом Discovery во время миссии STS-121 3 августа 2006 года и содержали 875 образцов различных материалов. MISSE-3 был установлен экипажем 13-й экспедиции на один из резервуаров высокого давления вокруг шлюза для экипажа, а MISSE-4 - на внешней стороне шлюзового шлюза Quest Joint . Год спустя, во время четвертого выхода в открытый космос миссии STS-118 18 августа 2007 г., были получены эксперименты MISSE-3 и 4.

MISSE 3 и 4 также служили образовательной цели: они запустили около восьми миллионов семян базилика, которые были переданы детям для научных экспериментов, чтобы стимулировать интерес к космической науке.

MISSE PEC3
MISSE PEC4
MISSE-3 непосредственно перед извлечением во время STS-118

МИССЕ-6

Шестая серия экспериментов MISSE, обозначенная 6A и 6B, была запущена космическим челноком Endeavour во время миссии STS-123 13 марта 2008 года и содержит более 400 образцов различных материалов. Он был установлен на внешнем объекте полезной нагрузки Колумбуса . Попытка установки была предпринята во время третьего выхода в открытый космос , однако корпус изначально не подходил к кронштейну. Он был успешно установлен во время пятого выхода в открытый космос.

И MISSE 6A, и 6B были извлечены во время первого выхода в открытый космос миссии STS-128 и вернулись на Землю в сентябре 2009 года.

MISSE PEC6A и 6B на модуле Columbus
MISSE PEC6A и 6B
Изображение обложек MISSE PEC6A и 6B

МИССЕ-7

Седьмой набор экспериментов MISSE проводился на адаптере полезной нагрузки ExPRESS (ExPA) на ExPRESS Logistics Carrier 2 . Они были доставлены на станцию (на ELC-2) в ноябре 2009 года на борту миссии STS-129 .

MISSE-7 состоит из двух пассивных экспериментальных контейнеров (PEC) размером с чемодан, обозначенных как MISSE 7A и MISSE 7B. После того, как космические астронавты установили снаружи МКС, PEC были открыты. Ориентация MISSE 7A была обращена в космос / к Земле, в то время как MISSE 7B смотрела вперед / назад относительно орбиты МКС. И MISSE 7A, и MISSE 7B содержали активные и пассивные эксперименты. Пассивные эксперименты предназначены для предполетной и послеполетной оценки в наземных лабораториях. Активные эксперименты, впервые включенные в программу MISSE, предназначены для взаимодействия с системами питания и связи на МКС, что позволяет передавать данные обратно на Землю.

MISSE-7 также содержал эксперименты, установленные на его базе ExPA. Эти эксперименты включали SpaceCube, который был разработан инженерами Центра космических полетов имени Годдарда НАСА и представляет собой реконфигурируемую высокопроизводительную систему, основанную на коммерческих ПЛИС Xilinx Virtex-4, разработанную для космических полетов, требующих интенсивных вычислений на борту. Задача MISSE-7 SpaceCube заключалась в том, чтобы служить "на орбите" испытательным стендом для демонстрации выполнения программы "радиационной защиты с помощью программного обеспечения", а также методов обнаружения и исправления ошибок, которые помогут использовать коммерческие устройства обработки данных в космосе.

Активные эксперименты на 7A включали эксперимент Xilinx-Sandia с нарушением одиночных событий, в ходе которого были обнаружены радиационные эффекты в активных схемах FPGA и выявлены другие неблагоприятные события в высоких широтах и в южноатлантической аномалии .

Научно - исследовательская лаборатория ВМС перевалена основная ответственность за MISSE 7, а Исследовательская лаборатория ВВС , NASA, Boeing , другие отрасли сотрудников, и научных кругов были эксперименты по MISSE 7В.

Два PEC были собраны для возвращения на Землю во время миссии STS-134.

MISSE-7 перед запуском с двумя пассивными экспериментальными контейнерами, установленными на платформе ExPA.
MISSE PEC7A и 7B
MISSE PEC7A и 7B на ELC-2

MISSE-7 Эксперименты

SpaceCube - это небольшая, легкая, реконфигурируемая многопроцессорная платформа для приложений космических полетов, требующих экстремальных возможностей обработки. Он использует стекируемую архитектуру и основан на ПЛИС Xilinx Virtex 4 FX60 (по 2 на карту процессора). Первая миссия SpaceCube состоялась в рамках 4-й миссии обслуживания телескопа Хаббла в рамках эксперимента "Относительные навигационные датчики". SpaceCube станет испытательной платформой на орбите для демонстрации инновационных методов защиты от радиации с помощью программного обеспечения.

МИССЕ-8

Миссия STS-134 , запущенная в мае 2011 года, доставила эксперимент MISSE PEC8 и вернула MISSE PEC7A и PEC7B на Землю. MISSE-7 находился на МКС с момента его доставки на STS-129 .

На STS-134 MISSE-8 был только один PEC, экипаж STS-135 добавил экспозиционную пластину MISSE-8 ORMatE-III ко второй монтировке MISSE.

Планшет для экспонирования MISSE-8 PEC и ORMatE-III планировалось получить на февраль 2014 года через EVA. Они были возвращены в капсулу SpaceX Dragon в рамках миссии SpX-3 .

Астронавт Эндрю Фойстел поменял MISSE PEC7A и 7B на PEC8 STS-134
Сочетание фотографий, сделанных во время выхода в открытый космос STS-135, общей МКС с ELC-2, обратите внимание на MISSE-8 PEC справа.
MISSE-8 и конструкция пластины ORMatE-III
MISSE-8, снято Роном Гарантом STS-135
Пластина MISSE-8 ORMatE-III от NASA Select TV
Экспозиционная пластина MISSE-8 ORMatE-III помещена на ELC-2 во время выхода в открытый космос STS-135

MISSE-FF

Платформа экспериментального пилотажного комплекса МКС по материалам (MISSE-FF) обеспечивает возможность тестирования материалов, покрытий и компонентов или других более крупных экспериментов в суровых условиях космоса, что практически невозможно проводить коллективно на Земле. Тестирование на низкой околоземной орбите (НОО) позволяет комплексно тестировать реакцию материалов на воздействие ультрафиолетового излучения (УФ), атомарного кислорода (АО), ионизирующего излучения, сверхвысокого вакуума (СВВ), заряженных частиц, тепловых циклов, электромагнитного излучения, и микрометеороиды в окружающей среде НОО.

MISSE-FF является продолжением полетной полезной нагрузки от MISSE 1 до MISSE 8, но представляет собой полностью новую конструкцию, которая устраняет необходимость во внекорабельной деятельности (EVA) для операций MISSE. MISSE-FF - это совместная работа Alpha Space и Программы МКС, и он разработан с базовой структурой и авионикой, которые находятся на МКС в течение всего срока действия МКС. Носители образцов MISSE (MSC) прикрепляются и позже извлекаются с помощью ISS Canadarm 2 . МСК запускаются на объект, а затем возвращаются на Землю по окончании периода испытаний. MISSE-FF управляется роботом с земли без запланированных интерфейсов бригады, необходимых для работы объекта, за исключением загрузки будущих контейнеров для проб MISSE (MSC) на передаточный лоток для транспортировки MSC через воздушный шлюз JEM и последующей выгрузки MSC из передаточного лотка. и подготовка МСК к возвращению на Землю. Объект представляет собой разработку новых технологий и систем, ранее недоступных для материаловедческого сообщества. Новой функцией, недоступной в прошлом, является возможность каждого MSC делать снимки каждой пробы ежемесячно (или чаще, если требуется), которая предоставляется каждому ведущему исследователю для отслеживания состояния своей пробы / эксперимента на протяжении всего периода. его время на орбите. MISSE MSC также предлагает варианты мощности и данных для экспериментов, которые требуют сбора данных и / или мощности для их экспериментов. MISSE-FF предлагает четыре направления космического обзора для тестирования образцов или экспериментов: Ram (вид вперед, когда МКС движется по своей орбите), Wake (вид за МКС, похожий на след лодки в воде), Zenith (вид вдали от Земля в глубокий космос и к солнцу) и Надир (смотрящий вниз на землю). Ученые проверяют прочность материала или компонентов, например ускоренную деградацию, прилипание к космическому загрязнению и потерю массы.

Участники MISSE

Проект MISSE - это совместное предприятие, которым руководит Исследовательский центр НАСА в Лэнгли . Среди участников: NASA Johnson Space Center , NASA Marshall Space Flight Center , Научно - исследовательский центр NASA Glenn , в лаборатории материалы по научно - исследовательской лаборатории военно - воздушных сил , в научно - исследовательской лаборатории военно - морской , InfoSight Corporation и Boeing Phantom Works . Интеграция шаттла / МКС с MISSE выполняется Управлением интеграции космических кораблей Министерства обороны США и МКС.

Languages

In other projects