Materiály Mezinárodní vesmírná stanice Experiment - Materials International Space Station Experiment

Logo MISSE

The Materiály Mezinárodní vesmírná stanice Experiment (MISSE) je řada experimentů namontovaných externě na Mezinárodní vesmírná stanice (ISS), který zkoumá účinky dlouhodobé expozice materiálů drsnému vesmírnému prostředí.

Projekt MISSE hodnotí výkon, stabilitu a dlouhodobou přežití materiálů a komponent plánovaných pro použití NASA, komerčními společnostmi a oddělení obrany (DOD) na budoucnost nízká oběžná dráha Země (LEV), synchronní oběžnou dráhu a meziplanetární vesmírné mise. The Dlouhodobá expozice (LDEF), který byl získán v roce 1990 poté, co strávil 68 měsíců v LEO, odhalil, že vesmírné prostředí je velmi nepřátelské vůči mnoha materiálům a komponentům kosmických lodí. Atomový kyslík, který je nejčastějším atomovým druhem vyskytujícím se na oběžné dráze Země, je vysoce reaktivní s plasty a některými kovy, což způsobuje eroze.

Existuje také extrém ultrafialová radiace kvůli nedostatku atmosférický filtr. Toto záření zhoršuje a tmavne mnoho plastů a povlaků. The vakuum ve vesmíru také mění fyzikální vlastnosti mnoha materiálů. Dopady meteoroidy a obíhá kolem člověka trosky může poškodit všechny materiály vystavené v prostoru. Kombinované účinky všech těchto prostředí na kosmické lodi lze zkoumat pouze ve vesmíru. MISSE hodnotí materiály, které se v současnosti používají a které se plánují použít v budoucích vesmírných misích.[1]

Program MISSE je přímým nástupcem Mir Účinky na životní prostředí Užitečné zatížení (MEEPs), kteří byli více než rok připojeni k Mir Docking Module vesmírné stanice Mir mezi lety raketoplánu STS-76 a STS-86;[2] a je potomkem Dlouhodobá expozice. Také MEEPS může vystopovat jejich počátek do pasivních optických vzorkových polí (POSA), na kterých se létá STS-1 a STS-2, a jejich nástupci Účinky interakce kyslíku s materiály (EOIM) na STS-3 a STS-5.

MISSE PEC uzavřen
MISSE PEC uzavřen

Testované materiály

Na projektu MISSE se testuje přibližně 1 508 vzorků. Vzorky sahají od komponent, jako jsou spínače, senzory a zrcadla, až po podobné materiály polymery, nátěry, a kompozity. Hodnotí se také biologické materiály, jako jsou semena, spory a různé druhy bakterií. Každý materiál na misi musel být před výběrem individuálně testován v laboratoři. Konečným testem pro materiály je, když jsou vystaveny vesmírnému prostředí. V laboratoři může být každý materiál současně vystaven pouze jednomu konkrétnímu simulovanému prostředí. Ve vesmíru jsou vystaveni všem prostředím najednou. Kromě testování nových materiálů bude MISSE také řešit otázky týkající se současných materiálů, jako jsou ty, které se používají v komunikačních satelitech, které jsou sužovány předčasnými poruchami výkonových polí solárních článků. Budou také testovány nové generace solárních článků s delší očekávanou životností.

MISSE bude také testovat povlaky používané k řízení absorpce tepla a emisních teplot satelitů. Nepřátelské prostředí vesmíru omezuje životnost povlaků. Budou testovány nové povlaky, u nichž se očekává, že budou ve vesmíru mnohem stabilnější, a proto budou mít delší životnost. MISSE se bude také zabývat velkým problémem průzkumu Marsu s posádkou: chránit posádku před velmi energickým kosmické paprsky nalezený v meziplanetárním prostoru. Nové koncepty lehkých štítů budou testovány na MISSE. Ultralehké membránové struktury jsou plánovány pro solární plachty, velká nafukovací zrcadla a čočky. Budou také zkoumány účinky dopadů mikrometeoroidů na tyto materiály.[1]

Data MISSE (MISSE 1 - 7) jsou nyní přístupná veřejnosti prostřednictvím registrovaného účtu na adrese http://materialsinspace.nasa.gov/. Kde je to možné, NASA se pokusila shromáždit minulé experimenty MISSE a zpřístupnit data veřejnosti. Data se stále shromažďují od výzkumných pracovníků a přidávají se do databáze MISSE.

Nasazení MISSE

Materiály vybrané pro misi jsou umístěny do kufříkových pasivních experimentálních kontejnerů (PEC). PEC se používají k přenosu experimentů do az ISS. Během EVA jsou umístěny na zábradlí nebo na exponovaném experimentálním zařízení ISS. Nádoby se otevírají úplně (360 °), takže dva povrchy s experimenty směřují opačným směrem. Pokusy jsou fotografovány několikrát během pobytu venku, pokud je to možné, obvykle vždy, když nastane příležitost kvůli plánované EVA. Po expozici ve vesmíru je MISSE načtena stejným způsobem, jako byla nasazena, vzorky materiálu jsou testovány, aby se zjistilo, zda stále mají jedinečné vlastnosti potřebné k dokončení vesmírných misí. MISSE mají aktivní a pasivní detektory, které umožňují odečítání časové historie nebo čtení toho, co se stalo s materiály v určitých časových okamžicích. Zpět na zem budou provedeny testy k určení účinků jeho expozice. Tyto testy určí, které materiály jsou dostatečně silné, aby přežily ve vesmíru.

Původně se plánovalo, že MISSE-1 a 2 budou nasazeny přibližně rok a MISSE-3 a 4 až tři roky. Kvůli uzemnění flotily raketoplánu po Katastrofa Columbia katastrofa vyžadovalo provedení změn v těchto plánech. MISSE 1 a 2 poskytly údaje za tři roky a MISSE 3 a 4 poskytly údaje za jeden rok.[3]

MISSE-1 a MISSE-2

První a druhou sadu experimentů zahájil Raketoplán Objev, během mise STS-105 ze dne 10. srpna 2001 a obsahovala 910 vzorků různých materiálů.[4] Byl instalován do dvou samostatných zábradlí přechodové komory umístěných na Quest Joint přechodová komora a vysokotlaké nádrže na plyn.[5]

Dne 30. července 2005, během první EVA mise STS-114, byly získány oba experimenty.[6]

  • ICC STS-105 nesoucí MISSE-1 & 2

  • Držáky MISSE PEC1 a 2 na Quest

  • MISSE PEC1

  • MISSE PEC1 namontovaný na Quest

  • MISSE PEC2

  • Pohled na MISSE PEC2 namontovaný na Quest

MISSE-5

Toto byl třetí zahájený experiment MISSE, i když pátý MISSE PEC. MISSE-5 zahájila společnost Raketoplán Objev na misi STS-114 ze dne 26. července 2005 a obsahovala 254 vzorků různých materiálů.[7] Byl nainstalován na P6 krov a o rok později, během třetí EVA mise STS-115 dne 15. září 2006 byl získán balíček MISSE-5.[8]

MISSE-5 obsahovala tři vyšetřování. Jeden experiment je Forward Technology Solar Cell Experiment (FTSCE), test výkonu 36 solárních článků pro použití na budoucí kosmické lodi. Druhé šetření měřilo degradaci více než 200 pružných materiálů ve vesmírném prostředí. Třetí experiment zahrnoval PCSat-2 která poskytla komunikační systém a otestovala běžné řešení amatérské satelitní služby pro telemetrické velení a řízení. MISSE-5 byl prvním aktivním experimentem řady MISSE. Vyžadovalo to napájení a mohlo komunikovat se zemí přes PCSat-2.[9]

  • MISSE PEC5 se připravuje na spuštění. Vlevo je FTCSE, vpravo PcSat-2 a zlatá tepelná deka se vzorky pružných materiálů

  • MISSE PEC5 na konci krovu P6

  • MISSE PEC5 na konci P6 Truss

MISSE-3 a MISSE-4

Čtvrtou a pátou sadu experimentů MISSE (MISSE PEC3 a MISSE PEC4) zahájila společnost Raketoplán Objev, během mise STS-121, 3. srpna 2006 a obsahovala 875 vzorků různých materiálů.[10] MISSE-3 byl instalován na jeden z vysokotlakých tanků kolem zámku posádky a MISSE-4 na vnější konec přechodové komory Quest Joint Expedice 13 posádka.[11]O rok později, během čtvrté EVA mise STS-118 dne 18. srpna 2007 byly získány experimenty MISSE-3 a 4.[12]

MISSEs 3 a 4 sloužily také vzdělávacímu účelu, letěl přibližně osm milionů bazalka semena, která byla dána dětem pro vědecké experimenty, aby vzbudila zájem o vesmírnou vědu.[3]

  • MISSE PEC3

  • MISSE PEC4

  • MISSE-3 těsně před načtením během STS-118

MISSE-6

Šestou sadu experimentů MISSE, označenou 6A a 6B, zahájila společnost Raketoplán Usilovat, během mise STS-123 ze dne 13. března 2008 a obsahuje více než 400 vzorků různých materiálů.[13] Byl nainstalován na Columbus Externí zařízení pro užitečné zatížení. O instalaci došlo během třetí EVA Pouzdro se však původně do držáku nevejde.[14] Byl úspěšně nainstalován během páté EVA.[15]

MISSE 6A i 6B byly získány během první EVA mise STS-128 a vrátil se na Zemi v září 2009.[16][17]

  • MISSE PEC6A & 6B na modulu Columbus

  • MISSE PEC6A & 6B

  • Obrázek kresby MISSE PEC6A a 6B

MISSE-7

Sedmá sada experimentů MISSE byla umístěna na adaptéru ExPRESS payload (ExPA)[18]:6 na Logistický přepravce EXPRESS 2.[19] Byli přineseni na stanici (na ELC-2) v listopadu 2009 na palubu mise STS-129.

MISSE-7 se skládá ze dvou pasivních experimentálních kontejnerů (PEC) o velikosti kufru, označených jako MISSE 7A a MISSE 7B. Po instalaci do vnějšku ISS astronauty, kteří kráčeli ve vesmíru, byly PEC otevřeny. Orientace MISSE 7A byla orientována do prostoru / Země, zatímco MISSE 7B směřovala dopředu / dozadu vzhledem k oběžné dráze ISS. MISSE 7A i MISSE 7B obsahovaly aktivní i pasivní experimenty. Pasivní experimenty jsou navrženy pro hodnocení před a po letu v pozemních laboratořích. Jako první v programu MISSE jsou aktivní experimenty navrženy pro propojení s energetickými a komunikačními systémy na ISS, což umožňuje přenos dat zpět na Zemi.

MISSE-7 také obsahoval experimenty spojené s jeho základnou ExPA. Tyto experimenty zahrnovaly SpaceCube který byl vyvinut inženýry z NASA Goddard Space Flight Center a jedná se o rekonfigurovatelný, vysoce výkonný systém založený na komerčních FPGA Xilinx Virtex-4 určených pro aplikace vesmírných letů vyžadující výpočetně náročné palubní zpracování. MISSE-7 SpaceCube Účelem bylo sloužit jako testovací zařízení „na oběžné dráze“ k demonstraci provádění programu „ozařování vytvrzeného softwarem“ a technik detekce a korekce chyb, které pomohou umožnit použití komerčních zařízení pro zpracování ve vesmíru.[20]

Aktivní experimenty na 7A zahrnovaly experiment Xilinx-Sandia s rozrušením jednotlivých událostí[18]:35 který detekoval radiační účinky na aktivní obvody FPGA a detekoval více rozrušených událostí ve vysokých zeměpisných šířkách a v Anomálie v jižním Atlantiku.[18]:20

The Naval Research Laboratory zvládl primární odpovědnost za MISSE 7A, zatímco Výzkumná laboratoř letectva, NASA, Boeing, další průmysloví spolupracovníci a akademická obec experimentovali na MISSE 7B.[21]

Dva PEC byly shromážděny pro návrat na Zemi během mise STS-134.

  • MISSE-7 před spuštěním se dvěma kontejnery pasivního experimentu namontovanými na platformě ExPA

  • MISSE PEC7A & 7B

  • MISSE PEC7A & 7B na ELC-2

MISSE-7 Experimenty

  • SpaceCube je malá, lehká, rekonfigurovatelná víceprocesorová platforma pro aplikace v kosmickém letu vyžadující extrémní možnosti zpracování. Využívá stohovatelnou architekturu a je založen na FPGA Xilinx Virtex 4 FX60 (2 na kartu procesoru). První mise SpaceCube byla zapnutá Hubbleova servisní mise 4 jako součást experimentu relativních navigačních senzorů.[22] SpaceCube poskytne testovací platformu na oběžné dráze pro demonstraci inovativního záření vytvrzeného softwarovými technikami.[20]

MISSE-8

The STS-134 mise zahájená v květnu 2011 dodala experiment MISSE PEC8 a vrátila MISSE PEC7A & PEC7B na Zemi. MISSE-7 byl na ISS od jeho dodání dne STS-129.[23]

Na STS-134 MISSE-8 byl jen jeden PEC, STS-135 členové posádky přidali na druhý držák MISSE expoziční desku MISSE-8 ORMatE-III.

Expoziční deska MISSE-8 PEC a ORMatE-III byla naplánována na únor 2014 prostřednictvím EVA. Byli vráceni dovnitř SpaceX Dragon kapsle jako součást SpX-3 mise.[24]

  • Astronaut Andrew Feustel zaměňuje MISSE PEC7A a 7B s PEC8 STS-134

  • Souhrn fotografií pořízených během STS-135 EVA z celkového ISS z ELC-2, poznámka MISSE-8 PEC vpravo

  • MISSE-8 a design desky ORMatE-III

  • MISSE-8, jak fotografoval Ron Garan STS-135

  • Deska MISSE-8 ORMatE-III od NASA Select TV

  • Expoziční deska MISSE-8 ORMatE-III umístěná na ELC-2 během vesmírného výjezdu STS-135

MISSE-FF

Platforma Materials ISS Experiment Flight Facility (MISSE-FF) poskytuje schopnost testovat materiály, povlaky a komponenty nebo jiné větší experimenty v drsném prostředí vesmíru, což je na Zemi prakticky nemožné provést společně. Testování na oběžné dráze Země (LEO) umožňuje integrované testování toho, jak materiály reagují na vystavení ultrafialovému záření (UV), atomovému kyslíku (AO), ionizujícímu záření, ultravysokému vakuu (UHV), nabitým částicím, tepelným cyklům, elektromagnetickému záření, a mikrometeoridy v prostředí LEO.

MISSE-FF je pokračováním letových užitečných zatížení letů MISSE 1 až MISSE 8, ale představuje zcela nový design, který eliminuje potřebu Extravehicular Activities (EVA) pro operace MISSE. MISSE-FF je snaha o spolupráci mezi Alpha Space a programem ISS a je navržena se základní strukturou a avionikou, která je na ISS umístěna po dobu trvání ISS. Nosiče vzorků MISSE (MSC) jsou připojeny a později načteny pomocí ISS Canadarm 2. MSC jsou vypuštěny až do zařízení a poté se na konci testovacího období vrátí na Zemi. MISSE-FF je provozován roboticky ze země bez plánovaných rozhraní posádky požadovaných pro provoz zařízení, s výjimkou nakládání budoucích nosičů vzorků MISSE (MSC) na předávací podnos pro přepravu MSC přes přechodovou komoru JEM a následné vykládání MSC z předávacího podnosu a připravovat MSC pro návrat na Zemi. Zařízení je vývojem nových technologií a systémů, které dříve nebyly k dispozici komunitě vědy o materiálech. Novou funkcí, která v minulosti nebyla k dispozici, je schopnost každého MSC každý měsíc pořizovat snímky každého vzorku (nebo častěji, je-li to požadováno), která je poskytována každému hlavnímu vyšetřovateli za účelem sledování stavu jeho vzorku / experimentu po celou dobu jeho čas na oběžné dráze. MISSE MSC také nabízí možnosti napájení a dat pro experimenty, které vyžadují sběr dat nebo výkon pro jejich experimenty. MISSE-FF nabízí čtyři směry pozorování prostoru pro testování vzorků nebo experimentů: Ram (pohled vpřed, jak se ISS pohybuje na své oběžné dráze), Wake (pohled za ISS podobně jako brázda lodi ve vodě), Zenith (pohled od Země do hlubokého vesmíru a ke slunci) a Nadir (při pohledu dolů k Zemi). Vědci testují trvanlivost materiálu nebo komponent, jako je zrychlená degradace, přilnavost ke kontaminaci prostoru a úbytek hmotnosti.

Účastníci MISSE

Projekt MISSE je snahou o spolupráci řízenou Výzkumné centrum NASA Langley. Mezi účastníky patří: NASA Johnson Space Center, NASA Marshall Space Flight Center, NASA Glenn Research Center, Laboratoř materiálů na Výzkumná laboratoř letectva, Naval Research Laboratory,[25] Infosight Corporation a Boeing Phantom Works. Integraci Shuttle / ISS MISSE provádí USAF DoD Space Shuttle a ISS Payload Integration Directorate.

Reference

  1. ^ A b „MISSE: Testing materials in space“. NASA. Červenec 2001. Citováno 2008-03-25.
  2. ^ William H. Kinard. „Archivní systém MIR Environment Effects Payload (MEEP)“. NASA, Langley Research Center. Archivovány od originál dne 2008-03-07. Citováno 2008-03-25.
  3. ^ A b „MISSE dělá svou značku“. NASA, Langley Research Center. 10. října 2005. Citováno 2008-03-28.
  4. ^ „MISSE 1 and MISSE 2“. NASA.
  5. ^ „STS-105, zpráva o stavu MCC č. 13“. NASA, Vesmírné centrum Lyndona B. Johnsona. 16. srpna 2001. Citováno 2008-03-25.
  6. ^ „Zpráva o stavu MCS STS-114 # 09“. NASA, Mission Control Center. 30. července 2005. Citováno 2008-03-25.
  7. ^ „MISSE 5“. NASA.
  8. ^ „Zpráva o stavu MCS STS-115 # 12“. NASA.
  9. ^ „Experiment s mezinárodní vesmírnou stanicí materiálů - 5 (MISSE-5)“. NASA. Archivovány od originál dne 2008-02-27.
  10. ^ „MISSE 3 and MISSE 4“. NASA.
  11. ^ „Posádka stanice zpět po vesmírném výjezdu“. NASA.
  12. ^ „Zpráva o stavu MCS STS-118 č. 21“. NASA.
  13. ^ „Experiment s materiály mezinárodní vesmírné stanice - 6A a 6B (MISSE-6A a 6B)“. NASA. Archivovány od originál dne 8. 7. 2009.
  14. ^ „Zpráva o stavu MCS STS-123 # 15“. NASA.
  15. ^ „Zpráva o stavu MCS STS-123 č. 25“. NASA.
  16. ^ „Zpráva o raketoplánu STS-128 | Všechny cíle dosažené během výstupů do vesmíru č. 1“. Vesmírný let teď. Citováno 2016-02-16.
  17. ^ „Návrat k odesílateli: MISSE-6 se vrací domů po více než roce ve vesmíru“. Archivovány od originál 5. září 2009. Citováno 8. září 2009.
  18. ^ A b C Lee, David S .; Kalb, Jeffrey L .; Bullington, David M .; Blansett, Ethan L. (1. srpna 2010). „Experiment Sandia-Xilinx Virtex Fpga Seu na Mezinárodní vesmírné stanici“ - přes www.osti.gov.
  19. ^ „Experiment materiálů s mezinárodní vesmírnou stanicí - 7 (MISSE-7)“. Archivovány od originál 10. prosince 2008. Citováno 17. října 2009.
  20. ^ A b David Petrick (2009). „MAPLD2009 - aktivity SpaceCube“. NASA.
  21. ^ Donald A. Jaworske a John Siamidis. „Overview of Materials International Space Station Experiment 7B“ (PDF). Citováno 6. listopadu 2009.
  22. ^ David Petrick (2009). „MAPLD2009 - RNS SpaceCube“. NASA.
  23. ^ Chris Gebhardt (2009). „STS-134: PRCB Baselines Předposlední let raketoplánu na AMS na stanici“. NASASpaceflight.com. Citováno 19. ledna 2010.
  24. ^ „Aktualizace Expedice 36: 1. července 2013 | NASA“. Nasa.gov. 2013-07-01. Citováno 2016-02-16.
  25. ^ https://www.nrl.navy.mil/media/news-releases/2011/nrls-misse8-launched-aboard-sts134

externí odkazy