ИЗУЧЕНИЕ КОНВЕКТИВНЫХ ТЕЧЕНИЙ В КОСМИЧЕСКОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ «ИЗГИБ» С АППАРАТУРОЙ «ДАКОН-П»

© Д.М.Аюкаева, И.А.Бабушкин, М.Ю.Беляев, О.Н.Волков, Е.А.Зильберман, А.С.Сидоров
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Проблемы ракетной и космической техники"
2018 г.

В последние десятилетия были проведены экспериментальные исследования конвективных течений в замкнутых полостях в условиях орбитального полёта. Эти исследования проводились, в том числе, с использованием научной аппаратуры (НА) «Дакон» на Орбитальной станции «Мир» [1]. Спустя 10 лет эта НА была модернизирована и получила название НА «Дакон-М». Она применялась на МКС в рамках космического эксперимента (КЭ) «Изгиб» [2].

Микрогравитационная обстановка на Российском сегменте МКС не является в полной мере благоприятной для проведения КЭ, так как в высокочастотном диапазоне (свыше 20 Гц) микроускорения слишком велики из-за работы бортового оборудования, а в низкочастотном диапазоне (менее 0.1 Гц) – слишком малы.

Требуемые условия для проведения эксперимента могут быть обеспечены на транспортных грузовых кораблях (ТГК) «Прогресс» за счёт выбора режима их вращательного движения. Выбирая нужным образом режимы вращения и место установки датчика на корабле, можно обеспечить широкий диапазон амплитудно-частотных свойств микроускорений. Проведение экспериментов в ходе автономного полёта ТГК «Прогресс» возможно на интервале времени до 45 суток с возможностью повторной стыковки ТГК к МКС, что позволит многократно использовать экспериментальное оборудование [3].

С учётом полученного экспериментального и теоретического задела в исследовании конвективных течений [4], представляется обоснованной подготовка модернизированной НА «Дакон-П». Разрабатываемая аппаратура предназначена для проведения исследований с целью регистрации и измерения конвективного тепломассообмена в жидких и газовых средах, вызванного воздействием квазипостоянных и низкочастотных микрогравитационных возмущений на борту ТГК «Прогресс». Будет осуществляться мониторинг эффективных параметров микроускорений на ТГК совместно со штатным оборудованием, используемым для измерения микроускорений, в том числе и в реальном масштабе времени.

Новизна и преимущества НА «Дакон-П», по сравнению с НА «Дакон» и НА «Дакон-М», заключаются в возможности изучения влияния динамических воздействий (линейные вибрации, вращение) на конвективную систему, а также в изучении возможности управления тепловой конвекцией в условиях реальной микрогравитационной обстановки космического полёта. Изучение процессов тепломассопереноса в замкнутой полости при различных режимах полёта корабля «Прогресс» позволит использовать полученные знания для совершенствования как космических, так и наземных технологий.

В докладе описывается создание НА «Дакон-П», излагаются вопросы её интеграции на ТГК «Прогресс» и демонстрируется методика выполнения исследований и экспериментов с этой НА.

Литература

1. Бабушкин И.А., Богатырев Г.П., Глухов А.Ф., Путин Г.Ф., Авдеев С.В., Бударин Н.М., Иванов А.И., Максимова М.М. Изучение тепловой конвекции и низкочастотных микроускорений на Орбитальном комплексе «Мир» с помощью датчика «Дакон» // Космические исследования. 2001. Т. 32. № 2. C. 150 – 158.

2. Бабушкин И.А., Беляев М.Ю., Глухов А.Ф., Завалишин Д.А., Иванов А.И., Путин Г.Ф., Сазонов В.В. Исследование микроускорений на борту международной космической станции с помощью датчика конвекции «Дакон М» // Космические исследования. 2012, № 50, с. 373-379.

3. Иванов А.И. Основные итоги экспериментов в области космического материаловедения и физики жидкости, выполненные на орбитальном комплексе «Мир», и перспективы дальнейших исследований на МКС // Сб. трудов VII Российского симпозиума «Механика невесомости. Итоги и перспективы фундаментальных исследований гравитационно-чувствительных систем». Москва. 2000. С. 67 – 90.

4. Беляев М.Ю., Матвеева Т.В., Рулев Д.Н. Грузовые корабли «Прогресс» в программах орбитальных станций // Космическая техника и технологии, № 1 (20), 2018. С. 85-101.