Орбитальные станции

Эксперименты и исследования на МКС 

Исследования космических лучей на Российском сегменте МКС

Эксперимент "БТН-Нейтрон"

Цель:

• Построение физической модели генерации заряженных и нейтральных частиц во время солнечных вспышек.
• Разработка физической модели нейтронного альбедо атмосферы Земли с учетом гелио и геофизической обстановки, эффектов долготы и широты точки измерения, времени суток и условий освещенности, состояния атмосферы.
• Создание физической модели фона нейтронов в окрестности МКС в различных условиях полета, а также регистрация космических гамма-всплесков.

Задачи:

• Монтаж бортового телескопа нейтронов, прокладка кабелей внутри и вне гермоотсека и фотографирование (видеозапись) их размещения во время выхода в открытый космос.
• Измерение прямого потока и рассеянного в атмосфере потока высокоэнергичных нейтронов солнечных вспышек с энергиями от 10 до 15 МэВ.
• Измерение нейтронов от наведенных космическими лучами ядерных реакций в верхней атмосфере Земли в диапазоне тепловых (0,001 эВ – 0,1 эВ), эпитепловых (0,1 эВ – 1,0 эВ), резонансных (1 эВ – 0,3 МэВ) и быстрых (0,3 МэВ – 15 МэВ) энергий.
• Измерение гамма излучения в диапазоне энергий 30 кэВ – 100 МэВ.

Используемая научная аппаратура:

• Блок электроники БТН-МЭ;
• ЗИП-БТН;
• Блок "БТН".

Комплекс средств поддержки и обеспечения:

• Платформа с замками;
• Комплект кабелей;
• Кабельный держатель;
• Кабельная катушка с кабелем.

Ожидаемые результаты:

Экспериментальные спектрометрические исследования нейтронных полей на МКС позволят:

• уточнить модели радиационной обстановки на орбите;
• уточнить модели источников нейтронов в околоземном космическом пространстве и оценить их вклад  в полную дозу радиации, получаемую космонавтами при ВнеКД;
• получить данные по потокам высокоэнергичных нейтронов с энергиями до 15 МэВ от мощных солнечных вспышек с учетом  альбедного излучения Земли;
• построить оперативную модель нейтронной фоновой обстановки на станции;
• уточнить существующие модели солнечной активности;
• получить данные по потокам жесткой электромагнитной компоненты космических лучей.

Результаты эксперимента:

данные измерения пространственных и временных распределений радиационных характеристик космического ионизирующего излучения (нейтронной и гамма компонент) вне Служебного модуля РС МКС;

данные сопоставления параметров радиационных условий вне Служебного модуля РС МКС, полученных расчетным путем, с результатами измерений, проведенных комплектом научной аппаратуры БТН-М1 и результатами других российских и международных экспериментов;

данные измерений параметров солнечных вспышек в нейтронном и гамма диапазоне.

Эксперимент "Платан"

Цель:

Изучение элементного состава и детальных энергетических спектров ядер группы железа галактических космических лучей и ионов солнечных космических лучей в интервале энергий 30-200 МэВ/нуклон. Дополнительная цель - регистрация микрочастиц в окрестности станции.

Задачи:

• Монтаж детектирующих блоков "Платан-М" на поверхности служебного модуля "Звезда" РС МКС во время выхода в открытый космос, фотографирование их размещения на внешней поверхности служебного модуля.
• Длительное (1-2 года) экспонирование детектирующих блоков "Платан-М" на поверхности служебного модуля.
• Демонтаж детектирующих блоков "Платан-М" после длительного экспонирования с внешней поверхности служебного модуля во время выхода в открытый космос и их возвращение на Землю для обработки результатов эксперимента.

Используемая научная аппаратура:

• детектирующий блок "Платан-М".

Используемая штатная аппаратура:

• цифровой фотоаппарат Kodak ESC460с
  для фотосъемки детектирующего блока на месте размещения для привязки к элементам конструкции.

Комплекс средств поддержки и обеспечения:

• Кронштейн.

Ожидаемые результаты:

Исследование потоков и энергетических спектров самой ионизирующей компоненты космических лучей (ядра группы железа) в различных фазах солнечной активности в интересах обеспечения радиационной безопасности и стойкости космических изделий.

По возвращении на Землю проэкспонированные детекторы (слои по 20-100 мкм общей толщиной 30 мм) подвергаются физико-химической обработке (ультрафиолетовое облучение, травление щелочью), микроскопическому исследованию (измерение параметров конусов трека и глубину его проникновения) для определения заряда и энергии частицы.

Эксперимент "Матрёшка-Р"

При осуществлении длительных пилотируемых космических полетов необходимо определение воздействия на человека космической радиации. Экспериментальные дозиметрические исследования с использованием фантомов, моделирующих тело человека, являются источником наиболее точных данных для оценки радиационной нагрузки на организм в этих условиях. Тканеэквивалентные шаровой и антропоморфный фантомы, используемые в данном эксперименте, изготовлены из специально разработанных веществ, наиболее близких по составу к стандартизованной модели тканей человека. В ходе эксперимента фоновые измерения радиационных условий по трассе полета проводятся как внутри, так и снаружи станции.

Цель:

• Исследование динамики радиационной обстановки на орбите в Служебном модуле и стыковочном отсеке РС МКС и накопления дозы в шаровом и антропоморфном фантомах.
• Совершенствование методов космической дозиметрии и оценки воздействия радиационной опасности на тело космонавта при внекорабельной деятельности и исследование динамики радиационной обстановки по траектории полета.

Задачи:

• Измерение пространственных и глубинных распределений радиационных характеристик космического ионизирующего излучения в гермоотсеках Служебного отсека и Стыковочного отека РС МКС с помощью научной аппаратуры "Сборки пассивных детекторов" ("СПД") и "Шаровой тканеэквивалентный фантом" ("Фантом").
• Разработка расчетных методов оценки дозы облучения для различных органов тела космонавтов при длительных орбитальных полетах на РС МКС.
• Верификация моделей радиационной обстановки в околоземном космическом пространстве и методов расчета прохождения излучения через вещество защиты и ткани путем сопоставления оценок параметров радиационных условий в отсеках станции и в фантоме, полученных расчетным путем, с результатами измерений.
• Изучение распределения космической радиации по траектории полета станции.
• Исследование вариаций космической радиации в зависимости от времени (циклы солнечной активности, солнечные протонные события) и параметров орбиты.
• Изучение влияния защиты на изменение дозы космической радиации (ослабление дозы, фактор накопления и/или активации вещества защиты).

Используемая научная аппаратура:

Комплект "СПД", состоящий из 6 сборок для размещения по отсекам СМ; Комплект "Фантом", оснащенный комплектом сменных сборок и пеналов, содержащих пассивные детекторы; Укладка с инструментами;

Аппаратура "Матрешка" (моноблок).

Используемая штатная аппаратура:

• Видеокамера PD-70P;
• Цифровой фотоаппарат Nikon D1 для фото и видеосъемки мест установки научной аппаратуры "СПД" и "Фантом";
• Лэптоп;
• Блок сервера полезной нагрузки, выполняющий функции управляющего компьютера;
• Винчестеры;
• Блок силовой коммутации;
• Комплект кабелей.

Результаты эксперимента:

• Сборки комплекта "СПД" с экспонированными детекторами.
• Укладка научной аппаратуры "Фантом", содержащая пеналы и чехол с экспонированными детекторами.
• Фото-информация, передаваемая на Землю через телевизионный модуль обмена.
• Данные, необходимые для прогноза радиационного риска будущих космических проектов и при разработке средств радиационного контроля МКС.