РЕЗУЛЬТАТЫ ПЕРВЫХ КОСМИЧЕСКИХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ПО ИЗМЕРЕНИЮ КОНВЕКТИВНЫХ ПОТОКОВ В УСЛОВИЯХ ДЕЙСТВИЯ СЛАБЫХ ОСТАТОЧНЫХ МИКРОУСКОРЕНИЙ НА МКС (ЭКСПЕРИМЕНТ «ИЗГИБ» С НАУЧНОЙ АППАРАТУРОЙ «ДАКОН-М»)

© А.И.Иванов, М.М.Максимова, М.Ю.Беляев, Е.В.Бабкин, Г.Ф.Путин, И.А.Бабушкин, А.Ф.Глухов, В.И.Полежаев, С.А.Никитин, В.В.Сазонов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Проблемы ракетной и космической техники"
2009 г.

Научные и технологические эксперименты по физике жидкости, выращиванию кристаллов, измерению теплофизических свойств жидкостей и расплавов, таких как коэффициенты диффузии, термодиффузии, теплопроводности и др., выполненные в условиях микрогравитации, свидетельствуют о значительном влиянии на эти процессы микрогравитационной обстановки на борту МКС. В связи с чем стали актуальными исследования, направленные на мониторинг динамической обстановки и определение допустимых уровней микроускорений для различных процессов на борту КА.

Конвекция в неоднородных по температуре и плотности средах, вызванная действием слабых остаточных микроускорений (до 10-7g0) на борту орбитальных космических аппаратов и пилотируемых станций, определяется соотношением направления вектора остаточных квазистационарных микроускорений и градиента температуры или плотности. Максимальные конвективные потоки возникают, когда направления этих векторов взаимоперпендикулярны. В докладе приводятся данные по экспериментальному измерению температурного расслоения в цилиндрической ячейке аппаратуры «Дакон-М», имеющей нагреваемую и охлаждаемую торцевые стенки, заполненной углекислым газом. Температурное расслоение в точках ячейки, симметрично разнесённых от её центра параллельно плоскостям торцевых стенок, определяется направлением и скоростью вихревого потока, возникающего между нагреваемой и охлаждаемой стенками при воздействии остаточных микроускорений. Измерения проводятся с помощью двух дифференциальных термопар, расположенных перпендикулярно друг другу и определяющих две оси чувствительности «Х» и «У» конвективной ячейки. Аппаратура «Дакон-М», разработанная для исследований конвективных течений, вызванных малыми инерционными силами на РС МКС, является усовершенствованным вариантом аппаратуры «Дакон», успешно работавшей на ОК «Мир». Аппаратура имеет бóльшую чувствительность за счёт использования в качестве рабочей среды углекислого газа и более высокого давления в конвективной ячейке (до 2,3 атм.).

Приводятся экспериментальные данные, полученные при штатном полёте МКС, а также в ходе динамических операций, таких как стыковка и расстыковка с кораблями «Союз», «Прогресс», «Спэйс-Шаттл». Датчик конвекции аппаратуры «Дакон-М» размещался на максимально возможном расстоянии от центра масс МКС. При этом одна из его осей чувствительности «Х» или «У» была направлена перпендикулярно поверхности Земли. После включения аппаратуры процесс измерений происходил в автоматическом режиме. Результаты записывались в архив аппаратуры и по мере его заполнения переписывались на сменный носитель информации для передачи на Землю.