Материалы Эксперимент Международной космической станции - Materials International Space Station Experiment

Логотип MISSE

В Материалы Эксперимент Международной космической станции (MISSE) представляет собой серию экспериментов, установленных снаружи на Международная космическая станция (МКС), которая исследует последствия длительного воздействия материалов в суровых космических условиях.

Проект MISSE оценивает производительность, стабильность и долговременную живучесть материалов и компонентов, запланированных для использования НАСА, коммерческими компаниями и Министерство обороны (DOD) на будущее низкая околоземная орбита (ЛЕО), синхронная орбита и межпланетный космические миссии. В Объект длительного воздействия (LDEF), полученный в 1990 году после 68 месяцев нахождения на НОО, показал, что космическая среда очень враждебна для многих материалов и компонентов космических аппаратов. Атомарный кислород, который является наиболее распространенным атомным веществом, встречающимся на низкой околоземной орбите, обладает высокой реакционной способностью с пластмассами и некоторыми металлами, вызывая серьезные эрозия.

Также есть экстремальные ультрафиолетовая радиация из-за отсутствия атмосферный фильтр. Это излучение портит и делает многие пластмассы и покрытия темными. В вакуум в космосе также изменяет физические свойства многих материалов. Воздействие метеороиды и орбитальный искусственный обломки может повредить все материалы, находящиеся в космосе. Комбинированное 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 полетах.[1]

Программа MISSE является прямым преемником Полезные нагрузки "Мир" на окружающую среду (MEEP), которые были прикреплены к Док-станция "Мир" космической станции Мир между рейсами шаттла СТС-76 и СТС-86;[2] и является потомком Объект длительного воздействия. Кроме того, MEEPS может проследить их происхождение до лотков для образцов пассивной оптической матрицы (POSA), которые летят на СТС-1 и СТС-2, и их последователи Эффекты взаимодействия кислорода с материалами (EOIM) на СТС-3 и СТС-5.

MISSE PEC закрыт
MISSE PEC закрыт

Испытанные материалы

В проекте 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 исследуются биологические материалы, такие как семена, споры и различные типы бактерий. Перед отбором каждый материал миссии должен был быть индивидуально протестирован в лаборатории. 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: защита экипажа от очень энергичных космические лучи найдено в межпланетном пространстве. Новые концепции легких экранов 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.[1]

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 у исследователей и добавляются в базу данных MISSE.

Развертывание MISSE

Материалы, отобранные для миссии, помещаются в похожие на портфели пассивные экспериментальные контейнеры (PEC). PEC используются для транспортировки экспериментов на МКС и обратно. Во время EVA они размещаются на поручнях или на открытой экспериментальной установке МКС. Контейнеры открываются полностью (на 360 °), поэтому две поверхности с экспериментами смотрят в противоположные стороны. Эксперименты фотографируются несколько раз во время их пребывания на улице, если это возможно, обычно всякий раз, когда появляется такая возможность из-за запланированного выхода в открытый космос. После экспозиции 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. В связи с остановкой флота шаттлов после Катастрофа космического корабля "Колумбия" потребовал внести изменения в эти планы. MISSE 1 и 2 предоставили данные за три года, а MISSE 3 и 4 предоставили данные за один год.[3]

МИССЕ-1 и МИССЕ-2

Первая и вторая серия экспериментов была запущена Космический шатл Открытие, во время миссии СТС-105, 10 августа 2001 г. и содержал 910 экземпляров из различных материалов.[4] Он был установлен в двух отдельных поручнях шлюза, расположенных на Квест Совместный шлюз и газовые баллоны высокого давления.[5]

30 июля 2005 г. во время первого выхода в открытый космос миссии. СТС-114, оба эксперимента были восстановлены.[6]

  • 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 Космический шатл Открытие на миссии СТС-114, 26 июля 2005 г. и содержал 254 экземпляра из различных материалов.[7] Он был установлен на Ферма P6 и год спустя, во время третьего выхода в открытый космос миссии СТС-115 15 сентября 2006 г. был получен пакет MISSE-5.[8]

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 было измерено разрушение более 200 гибких материалов в космической среде. Третий эксперимент включал PCSat-2 компания предоставила систему связи и проверила 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.[9]

  • 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

Четвертый и пятый набор экспериментов MISSE (MISSE PEC3 и MISSE PEC4) были запущены Космический шатл Открытие, во время миссии СТС-121, 3 августа 2006 г. и содержал 875 экземпляров из различных материалов.[10] MISSE-3 был установлен на одном из резервуаров высокого давления вокруг шлюза для экипажа, а MISSE-4 - на внешней стороне шлюзового шлюза Quest Joint. Экспедиция 13 'винт.[11]Год спустя, во время четвертого выхода в открытый космос миссии СТС-118 18 августа 2007 г. были восстановлены эксперименты MISSE-3 и 4.[12]

MISSE 3 и 4 также служили образовательной цели, на них было совершено около восьми миллионов перелетов. Бэзил семена, которые давали детям для научных экспериментов, чтобы стимулировать интерес к космической науке.[3]

  • 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 Космический шатл Стараться, во время миссии СТС-123, 13 марта 2008 г. и содержат более 400 образцов из различных материалов.[13] Он был установлен на Колумбус Внешний модуль полезной нагрузки. Попытка установки была предпринята во время третьего EVA Однако изначально корпус не подходил к кронштейну.[14] Он был успешно установлен во время пятого выхода в открытый космос.[15]

И MISSE 6A, и 6B были извлечены во время первого выхода в открытый космос. СТС-128 и вернулся на Землю в сентябре 2009 года.[16][17]

  • MISSE PEC6A и 6B на модуле Columbus

  • MISSE PEC6A и 6B

  • Изображение обложек MISSE PEC6A и 6B

МИССЕ-7

Седьмой набор экспериментов MISSE был размещен на адаптере полезной нагрузки ExPRESS (ExPA).[18]:6 на Экспресс Логистик Перевозчик 2.[19] Они были доставлены на станцию ​​(на ELC-2) в ноябре 2009 года на борту миссии. СТС-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, УИК были открыты. Ориентация MISSE 7A была обращена в космос / на Землю, 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 FPGA Xilinx Virtex-4, предназначенную для космических полетов, требующих интенсивных вычислений на борту. МИССЕ-7 SpaceCube Его цель состояла 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.[20]

Активные эксперименты на 7A включали эксперимент Xilinx-Sandia, вызвавший расстройство одиночных событий.[18]:35 который обнаружил радиационные эффекты в активных схемах FPGA и обнаружил больше сбоев в высоких широтах и ​​в Южноатлантическая аномалия.[18]:20

В Лаборатория военно-морских исследований несла основную ответственность за MISSE 7A, в то время как Исследовательская лаборатория ВВС, НАСА, Боинг, другие отраслевые сотрудники и научные круги проводили эксперименты над MISSE 7B.[21]

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 была на Миссия Хаббла по обслуживанию 4 в рамках эксперимента Relative Navigation Sensors.[22] SpaceCube станет испытательной платформой на орбите для демонстрации инновационных методов защиты от радиации с помощью программного обеспечения.[20]

МИССЕ-8

В СТС-134 Миссия, запущенная в мае 2011 года, доставила на Землю эксперимент MISSE PEC8 и вернула MISSE PEC7A и PEC7B. MISSE-7 находился на МКС с момента его доставки СТС-129.[23]

На СТС-134 MISSE-8 была только одна УИК, СТС-135 Члены экипажа добавили экспонирующую 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. Их вернули внутрь SpaceX Dragon капсула в составе SpX-3 миссия.[24]

  • Космонавт Эндрю Фойстел меняет местами MISSE PEC7A & 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 на Земле коллективно. 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 Канадарм 2. МСК запускаются на объект, а затем возвращаются на Землю в конце 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 мониторинга состояния своей пробы / эксперимента на протяжении всего периода. 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 совместная работа, управляемая Исследовательский центр НАСА в Лэнгли. Среди участников: Космический центр имени Джонсона НАСА, Центр космических полетов НАСА им. Маршалла, НАСА Исследовательский центр Гленна, то Лаборатория материалов на Исследовательская лаборатория ВВС, то Лаборатория военно-морских исследований,[25] Корпорация Infosight и Боинг Фантом Работает. Интеграция шаттла / МКС с MISSE выполняется Управлением по интеграции космических кораблей Министерства обороны США и МКС.

Рекомендации

  1. ^ а б «МИССЭ: Испытания материалов в космосе». НАСА. Июль 2001 г.. Получено 2008-03-25.
  2. ^ Уильям Х. Кинард. «Система архива полезной нагрузки воздействия на окружающую среду (MEEP) MIR». НАСА, Исследовательский центр Лэнгли. Архивировано из оригинал на 2008-03-07. Получено 2008-03-25.
  3. ^ а б "MISSE оставляет свой след". НАСА, Исследовательский центр Лэнгли. 10 октября 2005 г.. Получено 2008-03-28.
  4. ^ «ПРОБЛЕМА 1 и ПРОБЛЕМА 2». НАСА.
  5. ^ «СТС-105, Отчет о состоянии ЦУП №13». НАСА, Космический центр Линдона Б. Джонсона. 16 августа 2001 г.. Получено 2008-03-25.
  6. ^ "Отчет о состоянии ЦУП STS-114 №09". НАСА, Центр управления полетами. 30 июля 2005 г.. Получено 2008-03-25.
  7. ^ «МИССЕ 5». НАСА.
  8. ^ "Отчет о состоянии ЦУП STS-115 №12". НАСА.
  9. ^ «Материалы Международной космической станции Эксперимент - 5 (МИССЭ-5)». НАСА. Архивировано из оригинал 27 февраля 2008 г.
  10. ^ «ПРОБЛЕМА 3 и ПРОБЛЕМА 4». НАСА.
  11. ^ "Бригады станции вернулись внутрь после выхода в открытый космос". НАСА.
  12. ^ "Отчет о состоянии ЦУП STS-118 №21". НАСА.
  13. ^ «Эксперимент по материалам Международной космической станции - 6A и 6B (MISSE-6A и 6B)». НАСА. Архивировано из оригинал на 2009-07-08.
  14. ^ "Отчет о состоянии ЦУП STS-123 №15". НАСА.
  15. ^ "Отчет о состоянии ЦУП STS-123 №25". НАСА.
  16. ^ «Отчет шаттла STS-128 | Все задачи достигнуты во время выхода в открытый космос №1». Космический полет сейчас. Получено 2016-02-16.
  17. ^ «Вернуть отправителю: MISSE-6 возвращается домой после более чем года пребывания в космосе». Архивировано из оригинал 5 сентября 2009 г.. Получено 8 сентября, 2009.
  18. ^ а б c Ли, Дэвид С .; Kalb, Джеффри L .; Буллингтон, Дэвид М .; Блансетт, Итан Л. (1 августа 2010 г.). "Эксперимент Sandia-Xilinx Virtex Fpga Seu на Международной космической станции" - через www.osti.gov.
  19. ^ «Материалы Международной космической станции Эксперимент - 7 (МИССЭ-7)». Архивировано из оригинал 10 декабря 2008 г.. Получено 17 октября, 2009.
  20. ^ а б Дэвид Петрик (2009). «MAPLD2009 - Деятельность SpaceCube». НАСА.
  21. ^ Дональд А. Яворске и Джон Сиамидис. "Обзор материалов Эксперимента 7B Международной космической станции" (PDF). Получено 6 ноября 2009.
  22. ^ Дэвид Петрик (2009). "MAPLD2009 - RNS SpaceCube". НАСА.
  23. ^ Крис Гебхардт (2009). «STS-134: Предпоследний полет шаттла с базовыми линиями PRCB, чтобы доставить AMS на станцию». NASASpaceflight.com. Получено 19 января, 2010.
  24. ^ «Обновление экспедиции 36: 1 июля 2013 г. | НАСА». Nasa.gov. 2013-07-01. Получено 2016-02-16.
  25. ^ https://www.nrl.navy.mil/media/news-releases/2011/nrls-misse8-launched-aboard-sts134

внешняя ссылка