Что грузовик Dragon доставит на МКС 5 июня 2017 года: обзор экспериментов

Итак, 3 июня 2017 года с площадки Launch Complex 39A (LC-39A) в Космическом центре Кеннеди (NASA) ракетой-носителем Falcon 9 в рамках миссии CRS-11 на орбиту был отправлен грузовой корабль Dragon, несущий в том числе разнообразное оборудование для проведения научных экспериментов. Первая ступень РН уже успела приземлиться на Посадочную зону 1 на мысе Канаверал, которая находится в 15 километрах от места старта, а сам грузовик всё ещё продолжает свой путь на МКС (прибытие Dragon запланировано на 5 июня). Мы же тем временем обсудим цели обеспечиваемых CRS-11 экспериментов.

Запуск и приземление РН Falcon 9, 3 Июня 2017

Итак, в ходе миссии CRS-11 в герметичном отсеке грузовика Dragon было отправлено 1665 кг грузов, в том числе 1069 кг оборудования и материалов для научных исследований. Сразу оговорюсь, что я рассмотрю в основном те проекты, которые:

• Могут в ближайшем будущем повлиять на медицину или гражданские сектора экономики;
• Понятны самому автору статьи.

Эмблема миссии CRS-11.

The Roll-Out Solar Array (ROSA) — эксперимент по развёртыванию и использованию гибких солнечных батарей на орбите.

Плодовая мушка Дрозофила (Drosophila melanogaster) — крошечное насекомое, волею судеб служащее молекулярным биологам для исследования почти всего на свете от генетических механизмов развития зародышей до систем защиты клеток от радиации.

Начнём с весьма и весьма многообещающего проекта в области энергоснабжения спутников, зондов и обитаемых станций. Целью данного эксперимента является тестирование нового типа солнечных батарей для космических аппаратов, разработанного в кооперации государственной исследовательской организации Air Force Research Laboratory (база ВВС США Hanscom) (Массачусетс, США) и частной компании Deployable Space Systems, Inc. (Голета, Калифорния, США).

Основная цель данного эксперимента — всестороннее исследование характеристик солнечных батарей, изготовленных из гибких, но эффективных в данной сфере материалов. Данная работа крайне важна для будущего коммерческой космонавтики и космических исследований, и вот почему.

Как мы можем видеть, для снабжения МКС используется очень большая площадь солнечных батарей (фото 2011 года).

Прежде всего, свёрнутые в некоторое подобие «рулонов» и при этом лёгкие солнечные батареи гораздо проще выводить на орбиту как сами по себе, так и в составе готового спутника или зонда. По сути в перспективе данная технология (в случае успеха) может позволить обеспечивать космическим аппаратам будущего принципиально новый уровень электропитания от солнечных панелей. Это, в свою очередь, открывает возможность для повышения суммарной мощности оборудования спутников всех типов (телекоммуникация, связь, научные эксперименты, зондирование Земли и других объектов и т.д.), особенно это будет полезно в тех случаях, когда речь идёт о небольших аппаратах.

Удельные импульсы (УИ) различных типов двигателей. Как видно из таблицы, УИ электрических, плазменных и ионных двигателей гораздо выше, чем у жидкостных или твердотопливных, а это значит, что при их использовании на космическом аппарате (если оно вообще целесообразно) топливо будет расходоваться гораздо эффективнее. За картинку спасибо статье в википедии.

Кроме того, электрическая энергия может использоваться в двигательных установках для корректировки орбит и тут стоит напомнить, что хотя подобные двигательные установки не обладают впечатляющим уровнем тяги (

5 Ньютонов является очень высокой тягой), удельные импульсы электрических, ионных и плазменных двигателей гораздо выше, чем у химических, а их программы включения/выключения гораздо более гибкие, что делает их весьма и весьма полезными.

Астероид Итокава. Снимок сделан японским зондом «Хаябуса».

Может быть упомянутый выше уровень тяги показался кому-то игрушечным, а зря. К примеру, японский зонд «Хаябуса» (в переводе с японского «сапсан», масса 510 кг), изучавший астероид Итокава и успешно доставивший в 2010 году на Землю образцы его породы имел на своём борту именно ионный двигатель в качестве маршевого. Кроме того, данный зонд также осуществил «десантирование» на данный астероид небольшого робота «Минерва» (масса всего 519 грамм, высадка кончилась неудачей, предположительно робот улетел в открытый космос). Однако, оснащённой тремя фотокамерами и солнечными батареями «Минерве» также явно пригодились бы лёгкие и мощные солнечные батареи. В общем, ниша у технологии из проекта ROSA явно существует.

На первых порах будут протестированы методы упаковки/распаковки в условиях космоса, а затем будут проведены всесторонние тесты энергоэффективности заложенных в изделие технологий и сравнение полученных экспериментальных данных с теоретически предсказанными характеристиками, полученными в лабораториях на Земле.

Опыт космических полётов показал, что длительное пребывание в условиях невесомости, а следовательно и снижение нагрузок на мускулатуру и кости приводит к деградации костных тканей (остеопорозу) как у людей, так и у животных (также к нему могут приводить, к примеру, избыточные физические нагрузки, табакокурение, алкоголизм и злоупотребление кофе. Полный список факторов риска приведён в статье в википедии, ссылка на которую есть в спойлере ниже).

Сегодняшние методы терапии в основном представляют собой комплексы упражнений для поддержания организма в тонусе и направлены на предотвращение развития новых негативных эффектов, однако, данный подход не позволяет восстановить уже полученные ранее повреждения. При этом от данной проблемы страдают не только космонавты на МКС, но и миллионы людей на Земле, причём у многих из них остеопороз также вызван малой подвижностью, например, в силу необходимости долго находиться на больничной койке или в инвалидном кресле. Также зачастую остеопороз связан с нарушениями биохимических процессов в организме, несбалансированным питанием или вредными привычками (поэтому данный препарат тестируют и на Земле тоже).

Космонавт Олег Артемьев выполняет утреннюю зарядку в тельняшке по случаю дня ВДВ (2 августа 2014 года, МКС). Фото: artemjew.ru

Итак, тестируемое в ходе эксперимента под названием «Systemic Therapy of NELL-1 for Osteoporosis (Rodent Research-5 (RR-5))» лекарство предположительно сможет не только предотвратить или снизить негативные эффекты пребывания мышей в невесомости (а эксперимент проводится на мышах), но и в той или иной степени обратить их остеопороз вспять. В общем, если космонавтам на МКС удастся получить хорошие результаты, то это приблизит врачей к решению важной терапевтической задачи, а космическим агентствам будет что предложить своим подопечным в ходе длительных миссий.

Таковы цели текущих научных экспериментов, к которым приложит руку запущенный 3 июня 2017 года в ходе миссии CRS-11 грузовик Dragon. Ну что же, ракета отработала штатно, нам же остаётся пожелать аппарату благополучной стыковки с МКС, а космонавтам — провести все запланированные исследования и получить полезные человечеству результаты.