ПКП №50 2015 г - Координационный научно

ПИЛОТИРУЕМЫЕ
КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЁТЫ
бюллетень новостей
и аналитических материалов
Выпуск № 50
2015 г.
Содержание
МЕЖДУНАРОДНАЯ КОСМИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ
Корабль Jupiter для материально-технического обеспечения МКС ...........................................2
НАСА и Bigelow Aerospace готовят к запуску расширяемый жилой модуль ..........................5
3D-принтер изготовил механический инструмент на борту МКС .............................................7
РАЗНОЕ
Новый метод стерилизации космических аппаратов …………………..…….……….............10
Е
ПИЛОТИРУЕМЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЁТЫ
№ 50-2015
МЕЖДУНАРОДНАЯ КОСМИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ
Корабль Jupiter для материально-технического обеспечения МКС
Корпорация Lockheed Martin разработала новый план материально-технического
обеспечения МКС, который предполагает использование корабля-буксира,
получившего название Jupiter (“Юпитер”).
По данным компании, аппарат Jupiter сможет выполнять функции средства
доставки грузов и астронавтов, утилизации мусора и развертывания спутников на
орбите.
Первоочередной задачей Jupiter станет доставка грузов, челночные перевозки на
МКС и обратно. Но в отличие от других грузовых транспортных средств, которые
начинают и заканчивают свою работу на поверхности Земли (например, корабль
Dragon компании SpaceX) Jupiter будет постоянно и непрерывно находиться в
космосе.
Эксплуатация Jupiter начнётся с доставки грузов ракетой-носителем Atlas V в
контейнере размером с железнодорожный вагон, получившим название
2
ПИЛОТИРУЕМЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЁТЫ
№ 50-2015
“Экзолайнер” (Exoliner). В промежутках между прибытием на орбиту
“Экзолайнера” Jupiter будет находиться на низкой околоземной орбите, возможно,
решая другие задачи (например, развертывание спутников).
В ходе следующей миссии материально-технического обеспечения Jupiter удалит
отходы с МКС и доставит очередной “Экзолайнер”. Jupiter всё время будет
сопровождаться отдельным роботом-манипулятором для выполнения операций по
перемещению.
"Представьте будущее межпланетных транспортных путей к Луне и Марсу –
автономные космические корабли, осуществляющие поставки грузов различного
назначения, включая научные приборы и конструкционные материалы для
создания сред обитания", — говорит Джим Крокер (Jim Crocker), вице-президент и
генеральный управляющий компании Space Systems Company International в прессрелизе своей компании, который представляет её планы, напоминающие проект
создания в космосе аналога трансконтинентального магистрального пути 21-го
века.
"Представьте как коммерческие грузы и широкодоступные малые спутники (типа
Cubesat) находятся в космосе вместе с приборами НАСА сокращая уровень затрат",
— говорит Крокер. "Представьте себе множество космических сред обитания,
которые выполняют на орбите функции лабораторий, а также оказывают
поддержку астронавтам корабля Orion на их пути к Марсу."
Однако новая космическая архитектура не обязательно произведёт революцию в
области доставки грузов на МКС. И нет ясности, позволит ли она сэкономить
время и деньги. Но Jupiter обладает таким преимуществом как гибкость в
применении. В аэрокосмической индустрии, где становятся все более и более
тесно, Lockheed, похоже, делает ставку на дальнюю перспективу.
Гибкая система типа Jupiter может, в конечном счете, найти себе применение для
решения будущих задач НАСА.
3
ПИЛОТИРУЕМЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЁТЫ
№ 50-2015
Схема связки корабля-буксира Jupiter (верхний тёмный объект) и контейнера “Экзолайнер”
"Хотя нашим приоритетом будет обслуживание МКС, обеспечение возможности
доставки коммерческих полезных грузов и развертывание малых спутников, мы с
самого начала проектируем эту систему в расчёте на полёты в дальний космос," —
заявил Джош Хопкинс, разработчик архитектуры освоения космоса в Lockheed
Martin.
Более подробные материалы по проекту Jupiter представлены на интернет-сайте компании
Lockheed Martin.
Номер
статьи
134
4
Электронные адреса источников
http://www.spacedaily.com/reports/Lockheed_Martin_reveals_new_method_for_resupplying_space_station_999.html
http://www.lockheedmartin.com/us/ssc/crs2.html
ПИЛОТИРУЕМЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЁТЫ
№ 50-2015
НАСА и Bigelow Aerospace готовят к запуску расширяемый жилой модуль
Расширяемый рабочий модуль BEAM (Bigelow Expandable Activity Module)
использует важнейшие инновации в области лёгких сжатых материалов,
отказываясь от традиционной жесткой металлической конструкции. В
"упакованном" виде на борту
космического корабля Dragon,
запускаемого ракетой-носителем Falcon 9,
модуль имеет размер около 245 см в
диаметре.
После присоединения к узлу Tranquility
Node в составе МКС и прохождения ряда
аппаратных проверок, модуль будет
развёрнут, что даст астронавтами на
борту орбитальной лаборатории дополнительно
16 кубических метров объема (величина большой палатки для кемпинга).
Расширяемые жилые модули могут стать новым способом значительного
увеличения доступного объема жизненного пространства для астронавтов,
одновременно усиливая защищённость от космических излучений и фрагментов
космического мусора. Инновационные достижения, обеспечиваемые
расширяемыми средами обитания, могут породить новые возможности по
освоению человеком Солнечной системы, как в процессе перемещения в
пространстве, так и на поверхности других планет, поддерживая при этом
разработку инновационных платформ для коммерческого использования на низкой
околоземной орбите.
В течение следующего десятилетия, НАСА планирует расширить область полётов
человека в космос от низкой околоземной орбиты до "испытательного полигона" в
пространстве внутри лунной орбиты включая облёт Луны. На этом полигоне,
НАСА и его партнёры будут проверять важнейшие технологии, включая среды
5
№ 50-2015
ПИЛОТИРУЕМЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЁТЫ
обитания в отдалённом космосе, а также проводить операции и выявлять
технологии, необходимые для отправки людей в длительные полёты к Марсу или
другим местам дальнего космоса, в которых им придётся работать без поддержки с
Земли.
МКС служит главной мировой лабораторией для проведения перспективных
исследований и является платформой для отработки технологий и испытаний в
космосе в рамках подготовки исследовательских пилотируемых экспедиций и
полётов автоматических станций за пределами низкой околоземной орбиты,
включая астероиды и Марс.
После пристыковки модуля BEAM к узлу Tranquility экипаж МКС начнёт
выполнять первоначальные проверки
системы до начала её развертывания. В
процессе, как минимум, двухлетнего
испытательного периода модуля, члены
экипажа будут регулярно его посещать для
проведения измерений и мониторинга
характеристик в интересах создания систем обитания для будущего. Изучение
характеристик расширяемых средств обитания в тепловой среде космоса и их
реакции на воздействие излучений, микромеороидов и орбитального мусора даст
данные, необходимые для решения ключевых проблем жизни в суровых условиях
космоса.
Проект BEAM являет собой пример приверженности НАСА использованию
космоса в коммерческих целях. Bigelow Aerospace использует технологии НАСА,
задуманные ещё в 1990-х годах и переданные этой компании на основании
лицензии. Как НАСА, так и Bigelow Aerospace преследуя одинаковые цели,
получают взаимную выгоду от обмена опытом, распределения затрат и рисков.
Модуль BEAM планируется запустить в результате восьмого грузового полёта
SpaceX к МКС в конце текущего года.
Номер
статьи
135
6
Электронные адреса источников
http://www.spacedaily.com/reports/New_Expandable_Addition_on_ISS_to_Gather_Critical_Data_for_Future_Space_Habitat_Systems_999.html
http://bigelowaerospace.com/beam/
ПИЛОТИРУЕМЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЁТЫ
№ 50-2015
3D-принтер изготовил механический инструмент на борту МКС
3D-принтер на борту Международной космической станции завершил первый этап
своих испытаний на орбите, который состоял в изготовлении трещёточного
гаечного ключа, вся документация к которому была передана с Земли.
Астронавт Барри Уилмор демонстрирует ключ-трещётку, изготовленный на борту МКС с помощью
3D-принтера. Ключ и другие изделия возвращаются на землю для сравнения с соответствующими образцами,
изготовленными в наземных условиях
Ключ наряду с 19 другими объектами, созданными 3D-принтером на орбите, в
начале года был доставлен на Землю, где специалисты проводят сравнение этих
объектов с наземными изделиями, изготовленными этим же принтером до его
запуска на орбиту.
Этот 3D-принтер был доставлен на МКС в сентябре 2014 года в рамках проекта 3D
Print, инициированного НАСА и реализованного калифорнийской компанией Made
in Space, которая спроектировала и изготовила принтер. 17 ноября 2014 года
принтер был установлен на МКС в перчаточной камере для исследований в
условиях микрогравитации (Microgravity Science Glovebox), а затем "распечатал"
фрагмент самого принтера, называемый платой экструзионного пресса.
7
ПИЛОТИРУЕМЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЁТЫ
№ 50-2015
Все остальные детали, изготовленные этим устройством в течение первого месяца
работы, были произведены при помощи элементов конструкций, установленных на
принтере до его запуска. При этом, отправка с Земли файла документации,
связанной с ключом-трещёткой, стала еще одной вехой, считают представители
НАСА.
"Для окончательного тестирования принтера на этом этапе работ, НАСА хотело
удостовериться в надёжности процесса печати по запросу, что критически важно
при длительных перелётах к Марсу," – сообщил руководитель программы 3D Print
в Центра Маршалла (НАСА) Ники Веркхейзер. "Ключ был разработан и утвержден
НАСА менее чем за неделю и соответствующий файл был отправлен в космос, где
принтер изготовил ключ за четыре часа."
Контрольный "наземный" экземпляр ключа-трещётки
Ключ имеет размеры 11,4 см в длину и 3,3 см в ширину и состоит из 104 слоев
экструдированной пластмассы, сообщили представители НАСА.
НАСА возлагает большие надежды на 3D-печать, считая, что технология
производства в космосе сможет значительно снизить стоимость и повысить
автономность космических полётов. Иметь такой принтер и запас "сырьевого"
материала на борту эффективнее (меньше по массе и дешевле), чем везти с собой
огромный арсенал запасных частей.
8
ПИЛОТИРУЕМЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЁТЫ
№ 50-2015
Проект 3D Print является одним из шагов на пути к достижению этой амбициозной
цели. Работа этого принтера на борту МКС ещё не завершена, второй этап будет
выполняться в первые месяцы 2015 года.
"В рамках следующего этапа, мы работаем с управлением НАСА, занимающимся
планированием деятельности астронавтов, с тем, чтобы определить какие из
существующих инструментов можно изготовить с помощью принтера," – сказал
Веркхейзер.
Номер
статьи
136
9
Электронные адреса источников
http://www.space.com/28118-3d-printed-wrench-space-station.html
ПИЛОТИРУЕМЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЁТЫ
№ 50-2015
РАЗНОЕ
Новый метод стерилизации космических аппаратов
Земные микробы являются выносливой группой организмов. Они могут выживать
в экстремальных условиях, например, внутри горячих источников на дне океана.
Некоторые из них не погибают даже при воздействии ультрафиолетового и
ионизирующего излучений, экстремально низких температур и в среде
космического вакуума.
Вот почему сторонники планетарной защиты выражают серьёзную озабоченность
по поводу исследования других планет Солнечной системы. Опасения по поводу
загрязнения ледяного спутника Юпитера Европа, например, побудило в 2003 году
руководителей полёта принадлежащего НАСА космического корабля ”Галилео”
произвести его соударение с Юпитером с тем, чтобы микробы случайно не попали
на потенциально обитаемое небесное тело.
Тем не менее, несмотря на все усилия по очистке космических аппаратов, похоже,
что некоторые микробы, пройдя обычные процессы очистки, сумели выжить.
Именно поэтому возник новый способ уничтожения микроорганизмов,
предполагающий использование ионизированного газа.
10
ПИЛОТИРУЕМЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЁТЫ
№ 50-2015
Метод был представлен на Европейской встрече по астробиологии в октябре 2014
года, в рамках проекта, возглавляемого Ральфом Мёллером (Ralf Moeller),
космическим микробиологом из Германского аэрокосмического центра (DLR) и
Катариной Стапельман (Katharina Stapelmann), учёным в области плазмы из
Рурского университета в Бохуме, Германия.
"Стерилизация плазмой является процессом не только совместимым с
современными космическими аппаратами, но также обеспечивающим успешное
удаление и инактивацию наиболее устойчивых видов микроорганизмов,
локализованных в местах сборки космических аппаратов," — пишет Мёллер в
своём письме в Astrobiology Magazine.
"В интересах всех космических держав и научно-исследовательских ведомств,
таких, как НАСА и Европейское космическое агентство (ЕКА), произвести
тщательную характеристику микроорганизмов, замедляющих процесс сборки
космических аппаратов с тем, чтобы оценить их потенциал непосредственного
загрязнения, а также разработать более эффективные технологии снижения
(загрязнений), очистки и стерилизации ", — добавил Мёллер.
Угрозы чистых помещений
Если космический аппарат покидает Землю, он должен удовлетворять
международно признанным стандартам по защите планет, разработанным
Комитетом по исследованию космического пространства (КОСПАР).
Стандарты варьируются в зависимости от решаемых задач, отметил Мёллер.
Например, космический аппарат может находиться на такой траектории, которая
не приведёт его в окрестности какой-либо планеты или Луны. Другие стандарты
относятся к сборке аппарата в "чистой комнате" на Земле и его стерилизации.
Для большинства полётов на Марс — в том числе самых последних, таких как Mars
Express и марсоходы НАСА Spirit и Opportunity — учёные исследовали микробное
разнообразие организмов, которые оставались после этих процедур.
"В большинстве случаев, спорообразующие бактерии представляют собой
доминирующую долю этих микроорганизмов, культивируемых после лечения
методом теплового удара", — заявляет Мёллер.
11
ПИЛОТИРУЕМЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЁТЫ
№ 50-2015
Стандартная процедура состоит в выдерживании микробов при температуре 80
градусов Цельсия в течение 15 минут, сказал он. Однако существуют весьма
устойчивые бактерии, которые могут выжить при такой процедуре. В 2013 году
астробиологи из Германии и США, обнаружили новый бактериальный вариант,
называемый Tersicoccus phoenicis в двух чистых помещениях на разных
континентах.
"Наличие Tersicoccus phoenicis и других (споровых и не спорообразующих) видов
микроорганизмов, найденных на оборудовании цехов сборки космических
кораблей исключительно в чистых помещениях, свидетельствует об избирательной
адаптации и значительной роли этих микроорганизмов в этих условиях", — заявил
Мёллер.
"Микробы, постоянно находящиеся в чистых помещениях в процессе сборки
космических аппаратов, могут проникнуть в космический аппарат и выжить при
перелёте к внеземным системам."
Плазменная очистка
В прошлом году, упомянутые исследователи представили новый метод
стерилизации на Европейской встрече по астробиологии. Метод заключается в
использовании плазмы (ионизированного газа) при низком давлении.
"Метод очень быстрый. Полное подавление активности 100 миллионов
бактериальных спор было произведено в течение пяти минут, даже со спорами
Bacillus pumilus SAFR-032, культурой из помещения сборки космических
аппаратов, которая обладает самой высокой устойчивостью к УФ-излучению и
другим методам стерилизации", — пишет Катарина Стапельман в этом же письме.
Есть и другие преимущества использования плазмы. Этот метод не требует
использования токсичных или потенциально канцерогенных веществ, таких как
окись этилена; он может быть использован в малых дозах; и, по-видимому, он
эффективен против спор бактерий, грибков и прионов (инфекционная
разновидность белка).
"Этот метод до сих пор не применяется к разрабатываемым космическим
12
ПИЛОТИРУЕМЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЁТЫ
№ 50-2015
аппаратам. Еще один метод, основанный на использовании плазмы, но
действующий при атмосферном давлении планируется использовать на борту
МКС, если последнее предложение будет принято", — сообщила Стапельман.
Для признания и внедрения метода Стапельман и Мёллера может потребоваться
какое-то время, учитывая, что уже приняты штатные процедуры очистки.
Современные методы стерилизации поверхностей вообще (а не только
космических аппаратов) предполагают использование сред с высоким давлением,
высокой температурой и ультрафиолетовым или гамма-излучением. У этих
методов есть недостатки, например, возможно повреждение подстилающей
поверхности, образование осадка или усиление устойчивости микроорганизмов.
Применительно к космическим аппаратом, в настоящее время существуют всего
два общепринятых метода: сухой прогрев (термообработка поверхности при
температуре 111,7 градусов Цельсия в течение 30 часов) или воздействие
перекисью водорода.
"Оба метода, предполагают использование либо повышенных температур, либо
агрессивной химической реакции, что может нанести ущерб современным
материалам в составе электронного и другого оборудования, чувствительного к
тепловым воздействиям, считает Мёллер. "Плазменная стерилизация является
альтернативой широко используемым методам стерилизации, из-за её
преимуществ. Она экономически рентабельна, не требует больших затрат времени,
эффективна и безопасна с точки зрения возможности теплового, химического или
радиационного повреждения."
Мёллер и Стапельман являются частью увеличивающегося сообщества
исследователей, рассматривающих плазму как средство для стерилизации
космических аппаратов. Результаты исследований в области плазменной
стерилизации в целях планетарной защиты, в частности, представлены в статье
"Холодная атмосферная плазма: новая технология деконтаминации компонентов
космических аппаратов" ("Cold atmospheric plasma: A new technology for spacecraft
component decontamination) в журнале Planetary and Space Science за январь 2014
года.
13
ПИЛОТИРУЕМЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЁТЫ
№ 50-2015
Стапельман указывает на то, что помимо освоения космоса, существуют и другие
применения метода. "Система плазменной стерилизации изначально создавалась в
интересах стерилизации медицинских инструментов. Наша группа имеет большой
опыт работы с системами плазменной стерилизации низкого давления. Первая
коммерческая система плазменной стерилизации была разработана и изготовлена в
сотрудничестве с нашим институтом."
Более подробную информацию о коммерческом использовании можно почерпнуть
в статье из журнала Plasma Processes and Polymers, озаглавленной "Плазменная
стерилизация фармацевтических изделий: от основ до производства." (Plasma
Sterilization of Pharmaceutical Products: From Basics to Production).
Номер
статьи
137
14
Электронные адреса источников
http://www.space.com/28805-spacecraft-sterilization-technique-ionized-gas.html