Сотрудники сектора нейтронно-активационного анализа и прикладных исследований лаборатории нейтронной физики Объединенный институт ядерных исследований проанализировали фрагменты хлопчатобумажной ткани, провисавшей более десяти лет в открытом космосе на корпусе Международной космической станции.
Результаты выполненной работы представлены в статье: Инга Зиниковская, Дмитрий Гроздов, Никита Юшин, Алексей Сафонов, Игорь Прошин, Михаил Волков, Алексей Прядка, Владимир Беляев, Елена Шубралова, Олег Цыганков.
Анализ свернутой хлопчатобумажной ткани, закрепленной на внешней поверхности Международной космической станции, с использованием нейтронно-активационного анализа и дополнительных методов.
Acta Astronautica 189 (2021) 278–282 По мере увеличения срока службы космических аппаратов обнаружилась проблема загрязнения их внешних поверхностей отложениями неизвестного происхождения.
Особенно актуальна эта проблема для Международной космической станции.
Следует отметить, что поверхность станции загрязнена только с определенной стороны, как будто пыль движется в потоке, направленном относительно станции.
Такое загрязнение не создает проблем в земных условиях, но в космосе приводит к перегреву загрязненных поверхностей, термической деформации и множеству других проблем, приводящих к протечкам и поломкам космических аппаратов.
Мелкие частицы, движущиеся с космической скоростью, способны взаимодействовать с алюминиевыми корпусами модулей станции и другими элементами конструкции.
В алюминиевых сплавах под воздействием высокоэнергетических частиц происходят процессы кристаллизации и перераспределения легирующих добавок по граням кристаллов, что приводит к ухудшению прочностных характеристик материала.
Кроме того, высокоэнергетические дисперсные частицы могут проникать в поверхностные слои металла, что также меняет характеристики материалов космических аппаратов.
Таким образом, важнейшей задачей проектирования будущих космических полетов является изучение этого процесса с целью установления происхождения пыли и изучения ее влияния на конструкционные материалы.
В рамках космического эксперимента «Тест» с целью изучения сорбции космозоля, образующего мелкодисперсную осадочную среду на поверхности МКС, предлагалось снять и доставить на Землю ватный сверток ткани, размещенный космонавтами на внешней поверхности МКС.
Изученный сверток ткани был закреплен Юрием Лончаковым и американским астронавтом Майклом Финке на кронштейне 2312 во время выхода в открытый космос.
Он был установлен 10 марта 2009 г.
, демонтирован космонавтами 15 мая 2019 г.
, помещен в сумку Zip-Lock в атмосферу космической станции и доставлен на Землю в сентябре 2019 г.
(рис.
1).
Таким образом, его время в открытом космосе составило более 10 лет. 
Рис.
1 Направление движения станции и размещение рулона хлопчатобумажной ткани, прикрепленного к внешней поверхности МКС.
Для определения элементного состава ткани пучка два фрагмента (один чистый, другой загрязненный) были переданы в Лабораторию нейтронной физики.
И.
М.
Франк.
Содержание элементов во фрагментах определялось методом нейтронно-активационного анализа (НАА) на установке РЕГАТА реактор ИБР-2 .
С помощью НАА удалось определить содержание 39 элементов в загрязненном фрагменте тканевого рулона и 19 из них в чистом фрагменте.
Есть несколько возможных источников попадания элементов на полотенце.
Одним из важных источников можно считать частицы пыли, образовавшиеся при падении метеоритов, астероидов или комет. Для выяснения природы элементов соотношения элементов, установленные для хондритов, сравнивались с соотношениями, полученными для загрязненного фрагмента свертки.
Таким образом, было подтверждено космическое происхождение магния, кремния, железа, урана и тория.
Поскольку МКС в основном построена из алюминия, а трубопроводы изготовлены из коррозионностойких сталей и титановых сплавов, станцию можно считать основным источником этих элементов.
Помимо космических тел и самой МКС, еще одним источником выпадения элементов на свертке можно считать частицы, выброшенные с Земли, например, вулканический пепел.
Вулканический пепел можно считать важным источником Ba, Zr, Re, Sr, Rb и редкоземельных элементов.
Ионизированные частицы газопылевых выбросов из фумарольных полей вулкана могут попасть в верхнюю часть ионосферы на высоте орбиты МКС по восходящей ветви глобальной электрической цепи.
Этот уникальный ионосферный лифт обеспечивает медленный подъем аэрозолей в области конденсатора Земля-ионосфера за счет ряда связанных механизмов турбулентной электрической термодиффузии, сопровождающейся массопереносом дисперсного материала.
Руководитель проекта ЛНФ ОИЯИ Инга Зиньковская и коллеги Руководитель проекта Инга Зиньковская Результаты исследований прокомментировал кандидат химических наук, заведующий сектором нейтронно-активационного анализа и прикладных исследований Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ: «Основным направлением исследований в области нейтронно-активационного анализа и прикладных исследований является экологические исследования , но нашей команде всегда было интересно проанализировать какие-то необычные, уникальные образцы.
Прежде всего потому, что метод нейтронно-активационного анализа предоставляет широчайшие возможности.
А в 2019 году коллега из Института физической химии и электрохимии РАН предоставил нам такую возможность, передав в наш сектор интересный образец, полученный из ФГУП ВНИИФТРИ , представляет собой фрагмент связки ткани, провисавший снаружи МКС более 10 лет. На тот момент фрагменты связки уже были проанализированы в нескольких научных лабораториях на предмет определения элементного состава и наличия микроорганизмов.
Методы, которые обычно для этого используют, не очень чувствительны, поэтому было идентифицировано не так много элементов.
Наши коллеги решили, что было бы интересно попробовать использовать нейтронно-активационный анализ.
В 2020 году для сравнения был получен второй фрагмент свертки — чистый.
Эта часть ткани никогда не контактировала с космической пылью.
Образцы были облучены.
Полученные результаты показали, что для такого объекта исследования нейтронно-активационный анализ вне конкуренции.
Нам удалось идентифицировать около 40 элементов в загрязненном фрагменте свертки и 20 элементов в чистом фрагменте.
И тогда стояла задача определить источники этих элементов.
Мы определили три основных источника выпадения элементов на свертке: космические тела, сама станция и частицы, выброшенные с Земли.
Результаты этой работы уже опубликованы, надеемся, что они будут интересны коллегам из Роскосмос и позволит нам участвовать в других экспериментах, проводимых на МКС.
Стоит отметить, что сразу после анализа фрагментов связки мы получили на анализ около 50 образцов метеорита, в том числе и Челябинский метеорит. Поэтому можно считать, что этот образец дал начало развитию нового научного направления в нашей отрасли».
.
Теги: #Популярная наука #Космонавтика #космос #физика #Экология #МКС #загрязнение #космическое пространство
-
Как Настроить Маршрутизатор Linksys Для Wpa2
19 Oct, 24 -
Панетий
19 Oct, 24 -
Мы Боремся С `*** Обнаружен Glibc***`
19 Oct, 24 -
Javascript|Html-Препроцессор
19 Oct, 24 -
«Восход» На Пути К «Идеальному» Обществу...
19 Oct, 24 -
Завершение Разработки Riva Tuner
19 Oct, 24
