РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
2016, том 3, выпуск 2, c. 56–59
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ, УПРАВЛЕНИЕ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИ,
ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ И СИСТЕМЫ ТЕЛЕМЕТРИИ
УДК 629.7: 622.456
Разработка научной аппаратуры для поиска
и локализации мест утечки воздуха
из гермоотсеков РС МКС
Н.М.Пушкин1, С.В.Бацев2,К.О.Леушин
1д. т. н., 2к. т. н.
АО «Научно-производственное объединение измерительной техники»
e-mail: npoit@npoit.ru, otdel413@mail.ru
Аннотация. В статье изложены основные результаты разработки научной аппаратуры для поиска утечки воздуха из гермоотсеков
МКС. Проведена разработка программно-аппаратного научного комплекса, состоящего из оптико-электронного блока,
пульта контроля и управления и ноутбука. Оптико-электронный блок является внекорабельной частью комплекса, предназначенного
для выявления различных эффектов и аномалий, имеющих место при разгерметизации станции. Результаты измерений
и видеоданные через пульт передаются в бортовой ноутбук, в котором фиксируются показания камер УФ-, ИК- и видимого
диапазонов, УФ-спектрометра, а также приборов контроля вакуума и напряженности электрического поля. Отдельные части
научной аппаратуры прошли заводские и межведомственные испытания и подтвердили свою работоспособность. На научную
аппаратуру выпущена схемная и конструкторская документация. Научный комплекс позволит отработать наиболее эффективный
метод внекорабельного поиска мест утечки воздуха из гермоотсеков РСМКС.
Ключевые слова: утечка воздуха, разгерметизация, исследование, прибор, аппаратура
Development of the Scientific Equipment for Search
and Localization of Air Leak Places
from the ISS ROS Pressurized Compartments
N.M.Pushkin1,S.V.Batsev2, K.O.Leushin
1doctor of engineering science, 2candidate of engineering science
Joint Stock Company “Scientific and Production Association of measuring equipment”
e-mail: npoit@npoit.ru, otdel413@mail.ru
Abstract. The article describes the main results of the development of the scientific equipment intended for refinement of methods
of searching the air leaks from the ISS pressurized compartments. It should be stressed that in the process of work the hardware
and software scientific complex, consisting of the optical-electronic block, control and monitor panel and laptop, was designed.
The optical-electronic block is an extravehicular part of the complex used for identification of various effects and anomalies taking
place at depressurization of the station. The results of measurements and video data are transferred via the panel to the onboard
laptop in which indications of the UV, IR and visible band cameras, UV-spectrometer, as well as vacuum control and electric field
intensity devices are fixed. Moreover, separate parts of the scientific equipment have passed factory and interdepartmental tests and
verified their working capacity. The design and engineering documentation for the scientific equipment was issued. It should be
noted that the scientific complex will allow to optimize the most effective method of extravehicular search of air leak places from
the pressurized compartments of the ISS ROS (the Russian Orbital Segment of the International Space Station).
Keywords: air leak, depressurization, research, device, equipment
Стр.1
РАЗРАБОТКА НАУЧНОЙ АППАРАТУРЫ ДЛЯ ПОИСКА И ЛОКАЛИЗАЦИИ МЕСТ УТЕЧКИ ВОЗДУХА 57
В процессе эксплуатации МКСможет иметь
место возникновение нештатной ситуации, приводящей
к утечке воздуха из гермоотсеков станции,
например, при столкновениях МКСс другим
аппаратом, при ударе крупной метеоритной частицы
или при столкновении с элементами космического
мусора. Спомощью разрабатываемой
АО «НПО ИТ» научной аппаратурой «БАР-ARM»
на международной космической станции (МКС)
выполняется космический эксперимент (КЭ) «Экспресс»,
цель которого — отработка методов поиска
мест утечки воздушной среды из отсеков МКС.
Аппаратура «БАР-ARM» состоит из оптикоэлектронного
блока, пульта контроля и управления,
а также бортового ноутбука, на экране которого
отображаются показания датчиков и изображения,
полученные с помощью оптических приборов
аппаратуры.
Оптико-электронный блок (ОЭБ) является
внекорабельной частью комплекса научной аппаратуры
«БАР-ARM». 3D-модель ОЭБ представлена
на рис. 1. ОЭБ предназначен для выявления различных
эффектов и аномалий на внешней поверхности
МКС, имеющих место при истечении воздуха
во внешнюю среду. Такими эффектами могут
быть изменение давления собственной внешней
атмосферы МКС, изменение температурного поля
внешней поверхности, свечение газов и паров воды
в ультрафиолетовом диапазоне, изменение напряженности
электрического поля. Для контроля
данных факторов ОЭБ включает в свой состав следующие
приборы:
– телевизионную камеру видимого диапазона;
– телевизионную камеру инфракрасного (ИК)
диапазона;
– камеру ультрафиолетового (УФ) диапазона;
– спектрометр УФ-диапазона;
– систему контроля вакуума с двумя разнесенными
датчиками;
– систему измерения напряженности переменного
электрического поля.
В процессе выполнения эксперимента ОЭБ
будет перемещаться вдоль поверхности МКС
Рис. 1. Прототип оптико-электронного блока комплекта
НА «БАР-ARM»
с помощью управляемого манипулятора. Перед началом
эксперимента аппаратура переводится из
дежурного режима в режим функционирования.
Дежурный режим включает режим хранения
НА «БАР-ARM» на борту и периодические проверки.
В этом режиме задействована встроенная
в ОЭБ система термостабилизации. При переводе
аппаратуры в режим функционирования проводится
подключение адаптера полезной нагрузки, на котором
размещен ОЭБ, к активному стыковочному
узлу манипулятора и его перенос в зону измерений.
Затем следует открытие защитных шторок оптических
окон модулей ОЭБ и проведение сеансов измерений
каждым модулем НА. По окончании сеанса
измерений защитные шторки закрываются и манипулятор
переносит ОЭБ в зону хранения. Адаптер
полезной нагрузки подключается к пассивному
стыковочному узлу для активации системы термостабилизации
ОЭБ при хранении.
Оптические приборы «Томпсон» и «СОМ»
(рис. 2 и рис. 3) размещаются внутри гермобоксов
(рис. 4) и компонуются в корпусе ОЭБ.
Для пропускания оптического излучения видимого,
ИК- и УФ-диапазонов корпус ОЭБ снабжен кварцевымиигерманиевымивходными
окнами. Длязащиты
от боковых засветок окна снабжены блендами.
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 3 вып. 2 2016
Стр.2
58
Н.М.ПУШКИН, С.В.БАЦЕВ, К.О.ЛЕУШИН
Рис. 2. Термовизионный модуль «Томпсон»
Рис. 3. Спектрооптический модуль «СОМ»
Рис. 4. Гермобоксы оптических приборов для контроля поверхности МКСУФ-, ИК- и видимом диапазоне спектра
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 3 вып. 2 2016
Стр.3
РАЗРАБОТКА НАУЧНОЙ АППАРАТУРЫ ДЛЯ ПОИСКА И ЛОКАЛИЗАЦИИ МЕСТ УТЕЧКИ ВОЗДУХА 59
Для защиты от внешних загрязнений, обусловленных
продуктами работы двигателей ориентации
и коррекции, входные окна имеют управляемые
шторки.
Результаты контроля теплового и ультрафиолетового
излучения будут наноситься на изображение,
полученное телевизионной камерой видимого
диапазона. Для этого разрабатывается соответствующее
ПМО. Результаты эксперимента выводятся
на бортовой компьютер (ноутбук).
Сопряжение бортового компьютера с приборами
ОЭБ выполняется через промежуточный пульт
управления и контроля, в котором размещены
необходимые устройства цифрового преобразования
сигналов.
Внастоящее времякомпонентыоптико-электронного
блока и аппаратуры «БАР-ARM» в целом
находятся на различных этапах разработки.
В частности, телевизионные модули видимого и инфракрасного
диапазонов прошли предварительные
(заводские) испытания, а система контроля вакуума
— межведомственные испытания.
Успешное завершение разработки аппаратуры
«БАР-ARM» позволит отработать наиболее эффективный
метод внекорабельного поиска мест утечки
воздуха из гермоотсеков МКС.
Список литературы
1. Тарасов В.В., Якушенков Ю.Г. Инфракрасные системы
«смотрящего» типа. М.: Логос, 2004. 444 с.
2. Несмелова И.М., Андреев В.А.Материалы дляИКприемников
излучения, альтернативные CdHgTe //
Оптический журнал, 2007, т. 74, № 3. С. 82–90.
3. Парвулюсов Ю.Б., Солдатов В.П., ЯкушенковЮ.Г.
Проектирование оптико-электронных приборов.
М.: Машиностроение, 1990. 425 с.
4. Пронин Ю.С., Пластинин Ю.А., Епишкин Ю.А.,
Шубралова Е.В.Определение
облика иструктуры
комплекса инструментальных средств поиска
мест разгерметизации корпуса КСна базе
приемлемых диагностических признаков с учетом
этапности размещения на борту. ФГУП
«ЦНИИмаш». НТО №851-5074/97-4124-12, НИР
«Бар», 1999.
5. Епишкин Ю.А., Клепацкий А.Р., Копяткевич
Р.М., Мишин Г.С., Новиков С.Б. Исследование
истечения струи в вакуум и температурных
полей в зоне микротечи в оболочке
гермоотсека космического аппарата // Космонавтика
и ракетостроение, 2001, вып. 23.
ЦНИИмаш.
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 3 вып. 2 2016
Стр.4