МКС-57

Начало: 04.10.2018
Окончание: 13.12.2018
Тип: Российская

Состояние

Выполняется

Положения

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ НПИ В ТЕЧЕНИЕ ЭКСПЕДИЦИ МКС-57

Общая продолжительность экспедиции составила 77 суток.

Начало экспедиции: 4 октября 2018 г.

Завершение экспедиции:   20 декабря 2018 г.

 

   

Выход в открытый космос (ВКД-45А)по программе РС МКС 11 декабря 2018 года.

Источник: https://www.roscosmos.ru/25989/

 

Экспедиция МКС-57 завершилась 20 декабря 2018 года после отстыковки ТПК "Союз

МС-09". В спускаемом аппарате этого корабля на Землю возвратились три члена экипажа (один представитель Госкорпорации "Роскосмос" – Сергей Прокопьев, один представитель Европейского космического агентства (ЕКА) – Александер Герст и один представитель НАСА – Серина Ауньен-Чэнселлор).

Всего в обеспечение программы НПИ экспедиции МКС-57 на борт МКС

на кораблях "Союз МС-11" и "Прогресс МС-10" было доставлено 71,1 кг научного обо-

рудования для экспериментов по направлениям: "Исследование Земли и космоса",

"Человек в космосе", "Космическая биотехнология", "Технологии освоения космического

пространства".

В процессе полета экспедиции МКС-57 выполнен 241 сеанс по 42 космическим экспериментам в рамках шести направлений исследований Долгосрочной программы НПИ и экспериментов: 203 сеанса было выполнено с участием экипажа, а 38 – в автоматическом режиме.

Направление исследований

Количество КЭ

Количество сеансов КЭ

1. Физико-химические процессы и материалы в условиях космоса

3

6

2. Исследование Земли и Космоса

4

114

3. Человек в Космосе

12

33

4. Космическая биология и биотехнология

10

10

5. Технологии освоения космического пространства

9

71

6. Образование и популяризация космических исследований

4

7

Итого:

42

241

Распределение экспериментов и сеансов КЭ, проведенных в период

пилотируемой экспедиции МКС-57, по направлениям исследований

 

В период экспедиции МКС-57 продолжилось дооснащение МКС, поддержание её работоспособности и выполнение программы научно-прикладных исследований.

РЕЗУЛЬТАТЫ НПИ ПО НАПРАВЛЕНИЯМ

В период пилотируемой экспедиции МКС-57 было выполнено 42 эксперимента по шести направлениям исследований и экспериментов:

Направление исследований

Количество КЭ

Название КЭ

Физико-химические процессы и материалы в условиях космоса

3

«Кинетика-1»«Плазменный кристалл»«Электрическое пламя»

Исследование Земли и Космоса

4

«БТН-Нейтрон»«Сценарий»«Ураган»«Экон-М»

Человек в Космосе

12

«Альгометрия»«Биокард»«Взаимодействие-2»,«ДАН»«Контент»«Космокард»«Матрешка-Р»,«МОРЗЭ»«Мотокард»«Профилактика-2»,«СПЛАНХ»«УДОД»

Космическая биология и биотехнология

10

«Асептик»«Биориск»«Кальций»«Конъюгация», «Магнитный 3D-биопринтер»«Пробиовит»«Продуцент»«Регенерация-1»«Феникс»«Фотобиореактор»

Технологии освоения космического пространства

9

«Альбедо»«Вектор-Т»«Выносливость»«Идентификация»«Изгиб»«ИМПАКТ»«Контроль»«Среда МКС»«Тест»,

Образование и популяризация космических исследований

4

«О Гагарине из космоса»«РадиоСкаф»«Сферы»«EarthKAM»

Итого:

42

 

Особенности

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ЭКСПЕДИЦИИ
НА ЭТАПЕ МКС-57
(4 октября — 20 декабря 2018 года)

  • выведение на корабле «Союз МС-10» одного российского члена экипажа и одного члена экипажа НАСА экспедиции МКС-57/58;
  • стыковка корабля «Союз МС-10» к МИМ2 «Поиск»;
  • загрузка и расстыковка корабля «HTV-7» от Node2-Nadir;
  • частичная разгрузка корабля «Прогресс МС-10»;
  • стыковка корабля Cygnus ОА-10 к Node1-Nadir и разгрузка (ПО);
  • стыковка и разгрузка корабля Boe-OFT к Node2-Frd (ПО). Первый полет коммерческого пилотируемого корабля (фирма Боинг) в грузовом варианте с автоматической стыковкой к МКС;
  • стыковка корабля Dragon SpX-16 к Node2-Nadir и разгрузка (ПО);
  • обслуживание операций по загрузке и расстыковке корабля «Союз МС-09» от малого исследовательского модуля «Рассвет» (МИМ1) (возвращение трех членов экипажа экспедиции МКС-56/57);
  • поддержание работоспособности станции;
  • выполнение программы научно-прикладных исследований и экспериментов;
  • проведение бортовых фото-, видеосъёмок хроники полёта РС МКС и работ по программе символической деятельности.

Состав экспедиции МКС-57 - 3 человека (4.10.2018 - 3.12.2018 г.), 6 человек (3.12.2018 - 20.12.2018 г.).

Ниже в качестве примера приведены более подробные описания ряда космических экспериментов.

 

   

Члены российского экипажа экспедиции МКС-57:

бортинженер-1 О.Д. Кононенко и бортинженер-4 С.В. Прокопьев.

Источник: https://www.roscosmos.ru/25989/

 

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И МАТЕРИАЛЫ В УСЛОВИЯХ КОСМОСА

 

По направлению "Физико-химические процессы и материалы в условиях космоса" были проведены сеансы следующих космических экспериментов: "Кинетика-1","Плазменный кристалл"и "Электрическое пламя".

 

Космический эксперимент «Кинетика-1»

«Измерение и моделирование термических режимов и процесса формирования микроструктуры при фазовых переходах в переохлажденных расплавах на основе циркония»

Организация-постановщик: ГОУ ВПО «Удмуртский государственный университет», г. Ижевск

Научный руководитель: к.т.н. Е.В. Харанжевский

 

Целью космического эксперимента "Кинетика-1" является оценка влияния конвекции

при высокоскоростных фазовых переходах в условиях бесконтейнерной кристаллизации

металлических сплавов систем Cu-Zr при сравнительных измерениях в наземных усло-

виях (1 g) и в космосе (микрогравитация). Испытания в рамках КЭ проводятся в вакууме

с использованием научной аппаратуры "Печь для бесконтейнерной плавки и кристалли-

зации в переменном электромагнитном поле" (MSL-EML - МСЛ-ЭМЛ). Нагрев, позициони-

рование и левитация образца в зоне измерения происходит при помощи переменного

электромагнитного поля высокой частоты.

В период экспедиции МКС-57 продолжались исследования образцов металлических

сплавов из кассеты batch 1.3 с участием бортинженера-4 С.В. Прокопьева. В ходе сеансов

КЭ С.В. Прокопьевым были выполнены следующие работы: открытие клапанов газового

баллона в камере с образцами металлических сплавов, замена объектива высокоскорост-

ной видеокамеры, закрытие газовых клапанов. Работы по эксперименту выполнялись

по одной циклограмме с КЭ "Перитектика" в модуле "Коламбус" АС МКС по процедуре

ЕКА.

КЭ "Перитектика" проводится с целью изучения формирования и кристаллического

роста стабильных и метастабильных фаз при высокоскоростной бестигельной кристаллизации металлических сплавов и оценки влияния конвективного перемешивания расплава на отбор фаз и кристаллическое структурообразование при фазовых превращениях в перитектических сплавах на основе железа, имеющих важное практическое применение.

Применение полученных материалов перспективно для освоения космоса и

целесообразно в части изготовления магнитных элементов, входящих в состав космических станций. Важное практическое внедрение результатов экспериментов проведено при разработке новых функциональных покрытий, получаемых лазерной обработкой.

С помощью метода высокоскоростного лазерного синтеза, развитого в Удмуртском

государственном университете, г. Ижевск, на основе данных космических экспериментов

"Перитектика"и "Кинетика", созданы новые износостойкие, коррозионностойкие и каталитические покрытия для различных областей промышленного применения.

 

Космический эксперимент «Плазменный кристалл»

«Исследование плазменно-пылевых кристаллов и жидкостей в условиях микрогравитации на Международной космической станции»

Организация-постановщик: Объединенный институт высоких температур РАН, Немецкий аэрокосмический центр (DLR)

Научный руководитель: академик РАН В.Е. Фортов, доктор Х. Томас

Целью космического эксперимента "Плазменный кристалл" является комплексное экспериментальное и теоретическое исследование пылевой плазмы в комбинированном высокочастотном индукционном и постоянного тока разряде низкого давления в условиях микрогравитации. Объектом исследования является сильно неидеальная пылевая газоразрядная плазма низкого давления в условиях микрогравитации.

В период экспедиции МКС-57 в рамках КЭ "Плазменный кристалл" (этап 1б) была выполнена серия исследований из четырех сеансов. Для проведения эксперимента использовалась научная аппаратура "Плазменный кристалл-4", установленная в модуле "Коламбус".

КЭ "Плазменный кристалл" на научной аппаратуре (НА) "Плазменный кристалл –4" (НА "ПК-4") продолжает цикл исследований с использованием НА "ПК-3 Нефедов"и "ПК-3 Плюс" в том плане, что объектом исследования является газоразрядная плазма низкого давления.

В то же время на НА "ПК-4" реализован совершенно новый подход к методологии экспериментальных исследований. Исследования проводятся в трубчатой стеклянной камере, что позволяет всесторонне изучить гидродинамику сильно неидеальной плазменно-пылевой жидкости.

2 ноября 2018 года бортинженер-4 Сергей Прокопьев ознакомился с научной аппаратурой и процедурой проведения самого эксперимента для предстоящих сеансов.

В период с 5 по 10 ноября 2018 года С.В. Прокопьев, выполнив подготовку научной аппаратуры, принял участие в проведении 3 сеансов КЭ на АС МКС в модуле "Коламбус".

После сеансов была проведена замена жестких дисков с данными аппаратуры "Плазменный кристалл-4". Жесткие диски с полученными результатами эксперимента были подготовлены и уложены для возврата на Землю. Один сеанс КЭ выполнен в автоматическом режиме. 10 ноября 2018 года С.В. Прокопьев выполнил отстыковку шлангов, произвёл заполнение камеры аргоном, замену и упаковку жестких дисков. Работы проводились по процедуре ЕКА.


Интегрирование НА "ПК-4" в стойку EPM (European Physiological Modules Facility) европейского лабораторного модуля "Коламбус" американского сегмента МКС

 

Экспериментальная лаборатория "ПК-4" дает уникальную возможность исследовать влияние изменения электрического поля на поведение ансамбля микрочастиц. Это достигается применением режима переменной полярности разряда постоянного тока.

Эта возможность будет использоваться в дальнейших специальных экспериментах в условиях микрогравитации для получения новых знаний в области физики волновых явлений в комплексной (пылевой) плазме.

Впервые было выполнено исследование влияния перемены полярности разряда постоянного тока на самовозбуждающиеся пылевые волны. Плазма разряда постоянного тока, подверженная возмущению от дрейфующего пылевого облака, оказывается существенно неоднородной, что проявляется в излучении плазмы, скоростях дрейфа микрочастиц, а также в форме самовозбуждающихся волн.

Выполненные оценки показывают, что пространственное изменение аксиального электрического поля в дрейфующем облаке определяет наблюдаемое в эксперименте изменение фазовой скорости. Наблюдаемые пылевые волны возбуждаются вследствие ионно-потоковой неустойчивости при наличии электрического поля. Форма волны подвергается воздействию локального значения электрического поля. Как следует из анализа данного эксперимента, необходимы дальнейшие как теоретические, так и экспериментальные исследования нелинейной физики, определяющей возникающие бифуркации, и лучшего понимания роли электрического поля.

Выполнены эксперименты по исследованию влияния пылевой компоненты на положительный столб разряда постоянного тока на установке "ПК-4". Численное моделирование положительного столба при наличии облака пылевых микрочастиц было выполнено на основе самосогласованной нелокальной кинетической модели, разработанной в ОИВТ РАН. Предложены новые подходы к расчету захваченных электронов, заряда микрочастиц и радиуса экранирования. При сопоставлении результатов расчетов и экспериментальных данных было предложено введение нового параметра - коэффициента абсорбции электронов поверхностью пылевой частицы.

Впервые проведено исследование влияния протяженного плазменно-пылевого облака на спектры излучения положительного столба газового разряда постоянного тока низкого давления. Получены отношения интенсивностей эмиссионных спектральных линий неона, излучаемых положительным столбом с плазменно-пылевым облаком и положительным столбом без пылевого облака. Показано, что величина этого отношения зависит от энергии верхнего уровня соответствующего энергетического перехода.

Для получения новых знаний физики волновых явлений в комплексной (пылевой) плазме планируется проведение экспериментов по исследованию пылеакустических и ударных волн при внешнем воздействии. Для получения данных по физике бинарной пылевой плазмы планируются эксперименты по формированию проходов и цепочек по исследованию особенностей формирования смесей заряженных пылевых частиц.

Данные о том, что представляет собой пылевая плазма, могут принести большую практическую пользу: они позволят, в частности, создать новые компактные энергетические батареи и лазеры и разработать технологию выращивания алмазов в условиях микрогравитации. Также данные, поступающие с борта МКС, важны для развития новой, плазменной, медицины, суть которой в том, что низкотемпературная плазма может инициировать, стимулировать и контролировать сложные биохимические процессы в живых системах.

Космический эксперимент «Электрическое пламя»

«Контроль горения электрическими полями»

Организация-постановщик: ФГУП ЦНИИмаш, г. Королёв, Московская область

Научный руководитель: академик д.ф.-м.н. С.С. Минаев

Известно, что электрические поля оказывают существенное влияние на процессы горения за счет воздействия на ионы, как правило, образующиеся в пламенах в результате реакций хемиионизации и реакций переноса заряда на нейтральные компоненты. Прямой ионный перенос и индуцированный электрическим полем ионный ветер могут изменять форму пламени, влиять на процессы сажеобразования и изменять пределы воспламеняемости, влиять на перенос тепла и химических компонентов в зоне горения и тем самым способствовать уменьшению выбросов загрязняющих веществ, в частности, канцерогенных полиароматических углеводородов. Современные исследования горения показали, что существует недостаток знаний о влиянии электрических полей на детальную структуру газофазных пламен.

Целью космического эксперимента "Электрическое пламя" является получение экспериментальных данных высокой точности для изучения влияния электрических полей на диффузионное пламя.

Эксперимент "Электрическое пламя" выполняется совместно с НАСА в рамках проекта "ACME" (Advanced Combustion via Microgravity Experiments - эксперименты по изучению процессов горения в условиях микрогравитации) с использованием многофункционального модуля для исследования процессов горения CIR (Combustion Integrated Rack), размещенного в лабораторном модуле "Дестини".


Встраиваемый блок для экспериментов проекта "ACME"

Научная аппаратура предназначена для формирования ламинарного диффузионного пламени в спутном потоке воздуха и визуально-инструментальной регистрации свойств пламени, его структуры и динамики.


Комбинированная фотография пламен, стабилизированных в отсутствии потока воздуха, при разных скоростях подачи горючего (увеличение потока слева направо). Цвет пламен изменен для наглядности (в действительности они имеют бледно-голубой цвет)

КЭ "Электрическое пламя" был начат в автоматическом режиме 24 сентября 2018 года. В период экспедиции МКС-57 бортинженер-4 С.В. Прокопьев выполнил замену баллона в коллекторе № 4 пять раз: 10, 18, 26, 31 октября и 9 ноября 2018 года.

Кроме того, 26 октября 2018 года С.В. Прокопьев заменил баллон в коллекторе № 2. Дальнейшие операции выполнялись без привлечения российских членов экипажа.


   

Горелка для стабилизации пламени в спутных потоках

Сетчатый электрод над горелкой

Новые данные позволят расширить представления о процессах горения в электрическом поле и тем самым будут способствовать созданию новых методов управления и контроля горением путем изменения конфигурации и напряженности электрических полей.

Результаты этих экспериментов будут непосредственно применимы к практическим вопросам, связанным с контролем и управлением электрическими полями, процессами воспламенения, затухания, а также стабилизацией пламени и многими другими. Знания, полученные из экспериментов, будут способствовать созданию высокоэффективных и экологически приемлемых систем с горением углеводородного топлива, для наземных энергетических установок, двигателей и других энергопреобразующих устройств. На борту космического аппарата горение протекает иначе, чем на Земле, поскольку отсутствует свободная конвекция газа. Поэтому результаты эксперимента будут полезными для создания новых методов управления горением электрическими полями в условиях микрогравитации, что является актуальной задачей, связанной с предотвращением пожаров на борту космического аппарата.

Итоги

В период пилотируемой экспедиции МКС-57 выполнен 241 сеанс по 42 космическим
экспериментам в рамках шести направлений исследований Долгосрочной программы
НПИ и экспериментов.
Фактические затраты времени экипажа экспедиции МКС-57 на реализацию научной
программы составили около 115 часов.
В ходе экспедиции МКС-57 транспортно-техническое обеспечение МКС осуществля-
лось российскими пилотируемыми ("Союз МС-09", "Союз МС-11"") и грузовыми ("Прогресс МС-09", "Прогресс МС-10") кораблями, японским грузовым кораблем HTV-7 и американскими грузовыми кораблями Cygnys NG-10 и Dragon SpX-16.
В составе спускаемого аппарата корабля "Союз МС-09" на Землю возвращено 19,4 кг с
результатами экспериментов. На месте посадки извлечено 18,5 кг укладок со "срочными
грузами" – результатами медицинских и биотехнологических исследований. Полученные
на Земле материалы и информация с результатами экспериментов переданы постанов-
щикам экспериментов для последующей обработки и анализа.
Запланированные работы по дооснащению МКС выполнены в полном объеме. Для под-
держания работоспособности МКС были проведены материально-техническое обслужи-
вание и ремонтно-восстановительные работы.

Эксперименты программы

Статистика по состоянию КЭ