Секции КНТС ЦНИИмаш

 
В целях эффективного выполнения работ по формированию программ научно-прикладных исследований на пилотируемых космических комплексах совместным решением Российского авиационно-космического агентства и РАН в 1994 г. образован Координационный научно-технический совет (КНТС) по программам научно-прикладных исследований (НПИ) и экспериментов на пилотируемых космических комплексах (ПКК). Новое совместное решение об уточнении Положения о КНТС Роскосмоса утверждено 5 ноября 2009 года.

КНТС образован с целью разработки, формирования на конкурсной основе долгосрочных программ исследований и экспериментов на пилотируемых космических комплексах, создаваемых в рамках Федеральной космической программы России, Межгосударственной космической программы и программ международного сотрудничества, их научно-технического сопровождения, обеспечения эволюционного развития и совершенствования указанных программ.

КНТС действует на основе утвержденного Положения и в отдельных случаях подключается к решению наиболее сложных и ответственных проблем стратегического и тактического планирования, мониторинга хода реализации программ НПИ на ПКК с выработкой конкретных рекомендаций для высшего руководства программой.

КНТС состоит из 10 секций - структурных тематических подразделений, функционирующих на базе головных по тематическим направлениям организаций Роскосмоса, Российской академии наук и других ведомств. В состав секций КНТС вошли руководящие и научные работники, конструкторы, высококвалифицированные специалисты предприятий и организаций ракетно-космической отрасли, а также представители Российской академии наук и других ведомств, всего в такой кооперации насчитывается до 80 организаций.

Секции возглавляются авторитетными ведущими российскими учеными и специалистами по соответствующим направлениям исследований.

1. Космическая биология и физиология
2. Космическое материаловедение
3. Исследования Земли из космоса
4. Солнечная система
5. Внеатмосферная астрономия
6. Физика космических лучей
7. Технические исследования и эксперименты
8. Комплексные исследования и эксперименты
9. Космические энергосистемы и двигательные установки
10. Космическое образование

Секция 1. Космическая биология и физиология

К приоритетным направлениям развития отечественной космической биологии и медицины в ближайшую перспективу относятся:

• получение фундаментальных знаний о влиянии факторов космического полета на биологические объекты (вирусы, бактерии, растительные и животные клетки);
• получение новых биообъектов (вирусов, бактерий, растительных и животных клеток) с нужными свойствами для использования их в интересах медицины, ветеринарии и биотехнологии;
• исследование биотехнологических и других процессов производства медицинской и биотехнологической продукции с целью разработки базовых технологий получения биопродукции в условиях космоса, а также совершенствования соответствующих наземных производств;
• технико-экономическое обоснование целесообразности производства биотехнологической продукции в условиях космоса;
• проведение испытаний научной аппаратуры и оборудования для проведения исследований по космической биотехнологии;
• отработка условий и необходимого оборудования для обеспечения проведения биотехнологических исследований на пилотируемых космических станциях в асептических условиях;
• изучение биодеградирующего действия микроорганизмов, находящихся в воздухе пилотируемых космических станций, на конструкционные элементы станции и находящееся в гермообъеме оборудование. Наиболее важными для космическогo биотехнологического, производства в настоящее время являются следующие биологические объекты: гормоны, интерфероны и лимфокины, противовоспалительные вещества, тромболитические агенты, антибиотики, моноклональные антитела, средства лечения животных, высокоэффективные клоны растений, высокоактивные продуценты биопестицидов, микроорганизмы для биоадсорбции нефти, биодеградации химических веществ, продуценты органических соединений из отходов производства, ферменты, микроорганизмы-продуценты для производства биотехнологической продукции, пищевые добавки, витамины;
• определение допустимых пределов развития адаптационных перестроек в условиях невесомости, в рамках которых все изменения в организме поддаются корректировке, обратимы и безопасны;
• повышение информативности используемых методов диагностики и прогнозирования изменений со стороны здоровья, психоэмоционального статуса членов экипажа, их работоспособности;
• совершенствование средств и методов стабилизации, управления состоянием экипажа и среды его обитания, профилактики возможных нарушений и лечения заболеваний;
• совершенствование эргономических характеристик пилотируемых космических объектов, разработки психофизиологических мер, направленных на оптимизацию самочувствия и профессиональной деятельности космонавтов;
• разработка фундаментальных проблем космической медицины, гравитационной биологии, экологии;
• решение частных медицинских проблем обеспечения межпланетных полётов на Луну, Марс и другие планеты;
• развитие бортовой телекоммуникационной медицины, связанной, как с расширением возможностей медицинского контроля за состоянием здоровья человека в полете, так и оказанием консультативной диагностики и лечения в случае возникновения заболеваний;
• внедрение разработанных средств, аппаратуры, оборудования и технологий, используемых в космонавтике, в здравоохранение и народное хозяйство.

Секция 2. Космическое материаловедение

Головная организация: ИК РАН

В результате конкурсного отбора проектов сформирована программа исследований:

• рост кристаллов полупроводников, диэлектриков, белков;
• синтез полупроводниковых, эпитаксиальных гетероструктур;
• процессы получения других материалов;
• физика жидкости и явления переноса;
• физика низких температур.

Конкурсный отбор проектов в программу исследований на МКС продолжается, в связи с этим она может быть дополнена. Основные цели и задачи программы по областям исследований следующие:

• Синтез полупроводниковых эпитаксиальных гетероструктур. Конечная цель комплекса работ - создание на МКС универсальной автоматизированной минифабрики по производству ряда материалов методом МЛЭ(молекулярно-лучевой эпитаксии).
• Процессы получения других материалов. Эти исследования позволят установить области применения кристаллов фуллеритов в современных технологиях и технике будущего, создать технологии синтеза высокопористых тугоплавких теплоизолирующих материалов с уникальной структурой, определить ряд констант реакции полимеризации.
• Физика жидкости, явления переноса. Научная и практическая значимость этих исследований - получение новых фундаментальных знаний о свойствах жидкостей и явлениях переноса, решение задач управления конвективными потоками в жидкостях и проблем создания новых теплообменных аппаратов для нужд космической техники.
• Физика низких температур. Эти эксперименты предоставляют уникальную возможность изучить явления на межфазной поверхности, зависящие в общем случае от величины гидростатического давления, а также в минимальной степени осложненные влиянием таких факторов, как свойства границы раздела фаз - наличие загрязнений, неоднородностей.

Секция 3. Исследования Земли из космоса

Головная организация: ИРЭ РАН

Целью исследований в данном направлении является развитие и апробация новых методов и средств дистанционного зондирования Земли из космоса.

Наблюдения за состоянием суши, океана и атмосферы, контроль геофизических параметров природной среды, изучение их пространственно-временной динамики являются одними из основных задач наук о Земле. В этом плане космические методы изучения окружающей среды являются важнейшим средством для получения информации различных пространственно-временных масштабов о состоянии суши, Мирового океана и атмосферы. Космические исследования расширяют и углубляют знания о Земле, окружающем мире, закладывают основы для решения фундаментальных научных, народнохозяйственных и прикладных проблем.

Задачами дистанционного зондирования с борта пилотируемых орбитальных станций является проведение работ по развитию и совершенствованию методов и средств изучения физических явлений, оказывающих существенное влияние на глобальные климатические и экологические изменения.

Научная программа на РС МКС по направлению «Дистанционное зондирование Земли» носит исследовательский характер и направлена на развитие средств и методов наблюдения Земли из космоса, методов обработки и интерпретации космических данных, на развитие инфраструктуры для обработки, долговременного хранения и распределения данных, а также для обмена данными. Она включает большое число исследований и экспериментов по развитию техники дистанционного зондирования, по оценке пространственно-временных характеристик системы «океан-атмосфера», деструкционных процессов, зон экологических и стихийных бедствий и др. Результаты этих исследований, несомненно, будут иметь важное значение для научной и практической деятельности как в России, так и за рубежом.

Приоритетными направлениями, задачи которых предполагается решать методами и средствами дистанционного зондирования, являются:

• изучение характеристик системы «океан-атмосфера»;
• исследование стихийных бедствий и экологических зон, а также деструкционных процессов;
• развитие новых технологий для методологического, методического и аппаратурного обеспечения решения задач дистанционного зондирования Земли из космоса.

Основными объектами (предметами) исследований являются:

• характеристики пространственно-временных изменений параметров системы «океан-атмосфера», а также характеристики параметров взаимодействия океана и атмосферы;
• пространственно-временные характеристики деструкционных процессов на земной поверхности, зон экологических бедствий;
• методики изучения катастрофических явлений и оценки их пространственно-временных масштабов и последствий;
• предложения по аппаратурному составу специализированных космических аппаратов для решения конкретных задач дистанционного зондирования;
• методы и методики проведения измерений, обработки и долговременного хранения экспериментальных данных, обмена данными.

На основе анализа полученных результатов планируется разработать научные основы методов предсказания катастрофических явлений и прогнозирования их пространственно-временных масштабов и последствий, а также предложения по аппаратурному составу специализированных космических модулей для решения конкретных задач дистанционного зондирования.

Секция 4. Солнечная система

Головная организация: ИКИ РАН

Международная космическая станция осуществляет свой полет на высотах 350 - 450 км в ионосфере Земли, которая является чувствительным индикатором гелиогеофизических явлений. Ионосфера, являясь естественной средой обитания МКС, представляет собой важнейшую область геофизических исследований, определяющую важность и актуальность данной части программы исследований на МКС, посвященной геофизическим исследованиям в околоземном космическом пространстве. К основным задачам секции №4 Солнечная система относятся:

• изучение геофизических процессов из космоса, включая процессы, протекающие в верхней атмосфере Земли и околоземном космическом пространстве;
• задачи исследования Солнца;
• задачи исследований межпланетного вещества на борту МКС контактными методами (масс-спектрометрические и физико-химические методы анализа);
• задачи исследований планет и малых тел Солнечной системы, их дифференциация с космическим мусором.

В результате проведения экспериментов в данном направлении исследований предполагается:

• уточнить особенности динамики атмосфер планет;
• изучить химико-физические свойства аэрозоля;
• определить наличие малых, химически активных составляющих планетных атмосфер;
• отработать методы и аппаратуру для дальнейших исследований Солнечной системы автоматическими космическими аппаратами.

Секция 5. Внеатмосферная астрономия

Головная организация: ИНАСАН

Преимущества исследований на МКС в области внеатмосферной астрономии проявляются для экспериментов, не требующих высокой точности ориентации и стабилизации и не требующих очень низкого уровня электромагнитных помех. Это, например, относится к наблюдениям в коротковолновых участках спектра (гамма, рентгеновском). Эксперименты такого рода дают значительный вклад в развитие представлений о структуре вещества Вселенной, о высокоэнергетических процессах, протекающих в космических объектах. Проведение аналогичных экспериментов с помощью наземных установок невозможно по принципиальным ограничениям из-за влияния атмосферы.

В области гамма-астрономии предлагается включить 2 проекта: «Ксенон», «Гамма-400».

Проект «Ксенон» направлен на измерение фоновых и вспышечных потоков линейчатого гамма-излучения в диапазоне энергий от 0,2 до 2,0 МэВ с помощью нового, не имеющего аналогов в практике космических исследований, типа прибора - газовой ионизационной камеры с ксеноном при высоком давлении.

Проект «Гамма-400» имеет высокую степень проработки, однако большие размеры и масса затруднят его реализацию на МКС, и он к тому же отличается высоким энергопотреблением. «Гамма-400» направлен на исследование первичного гамма-излучения высокой энергии - от 1 до 1000 ГэВ и также имеет высокую научную ценность. Проект «Гамма-400» вследствие ресурсных ограничений может быть осуществлен только на развернутом этапе создания (эксплуатации) МКС.

В области рентгеновской астрономии планируется реализация проекта «Мониторинг всего неба» («МВН»), который направлен на долгосрочный мониторинг неба в рентгеновском диапазоне 3-30 КэВ. Проект достаточно хорошо проработан и может быть реализован на этапах 1 или 2.

В области космической оптической астрономии пока существуют лишь предварительные проработки.

Проект «Озирис» ставит задачу определения угловых координат избранных объектов с максимально возможной точностью (~ 20 микросекунд дуги). Это позволит решить наиболее важные задачи астрономии, например, определение шкалы расстояний в галактике и ее структуры. В проекте предложено несколько оригинальных решений, позволяющих реализовать эксперименты такого рода, требующие высоких стабилизационных характеристик, на борту такой слабо стабилизированной конструкции как МКС. Проект может быть реализован на 1 или 2 этапе.

Проект «Лира» имеет целью построение высокоточного каталога оптических источников всего неба с одновременной регистрацией фотометрических характеристик источников в 10 полосах. Такой каталог имел бы важный прикладной характер. Проект осуществим на 1 и 2 этапе.

В области исследований в субмиллиметровом диапазоне волн проект «Субмиллиметрон» (обзор неба на длинах волн 100-2000 мкм и исследование отдельных источников в ИК-диапазоне) очень интересен с научной точки зрения. Однако для его осуществления требуются солидные ресурсы. Проект может быть осуществлен не ранее середины следующего десятилетия.

Секция 6. Физика космических лучей

Головная организация: НИИЯФ МГУ

Космические лучи - это заряженные и нейтральные частицы с кинетическими энергиями от единиц МэВ до десятков ГэВ, являющиеся носителями информации о процессах генерации и ускорения частиц; характеристиках межгалактической и галактической среды, в том числе и гелиосферы; ранних этапах развития Вселенной, имеющее отношение к фундаментальным проблемам естествознания - законам симметрии, первичного нуклеосинтеза и др. Особое место занимают заряженные частицы, несущие информацию как о начальных стадиях возникновения Вселенной, так и о процессах, приводящих к перекачке энергии от одних видов в другие. Космические лучи занимают энергетический интервал в 14 порядков, причем значительная часть этого интервала (до 1015 эВ) может быть изучена только на космических аппаратах за пределами атмосферы Земли. Таким образом, исследование космических лучей на МКС проводится по направлениям "фундаментальные исследования" и "решение прикладных задач".

К первой группе относятся исследования:

• ядерной компоненты солнечных и галактических космических лучей;
• аномальной компоненты космических лучей;
• химического состава и энергетического спектра космических лучей, особенно спектра протонов и более тяжелых ядер;
• потоков высокоэнергичных заряженных частиц, нейтронов, линейчатого гамма-излучения и высокоэнергичного гамма-излучения во время солнечных вспышек;
• электронов высокой энергии (до десятков ГэВ);
• коррелированные долговременные измерения потоковкосмических лучей на МКС, высотных аэростатах и шарах-зондах, на наземных нейтронных мониторах.

Прикладной характер изучения космических лучей связан с их воздействием на элементы конструкции, материалы МКС и космонавтов, поскольку ядерная компонента космических лучей, имеющая высокую ионизирующую способность, может вызывать различные типы изменений в микрообъемах твердых тел и биологических структурах.

Секция 7. Технические исследования и эксперименты

Головная организация: РКК "Энергия" им. С.П. Королева

Целью реализации технических исследований и экспериментов является отработка и совершенствование космической техники и ее составных элементов, а также освоение новых космических технологий в обеспечение повышения целевой и эксплуатационной эффективности РС МКС.

Основной задачей экспериментов технического направления является отработка средств снижения риска полетов на Международной космической станции и перспективных пилотируемых космических комплексах, а также создание оптимальных технических условий для их целевого использования. Технические эксперименты на РС МКС в этом контексте направлены на изучение и уточнение характеристик конструкции орбитального комплекса в целом, условий его эксплуатации, исследование характеристик конструкционных материалов и покрытий, изменяющихся с течением времени под воздействием факторов космического пространства на орбите МКС, а также освоение новых космических технологий.

Новые задачи в области разработки межпланетных автоматических и пилотируемых космических комплексов для дальнейшего освоения космического пространства, в первую очередь Луны и Марса, требуют продолжения технических исследований на РС МКС как для отработки новых проектно-конструкторских решений в целях модернизации существующих станционных систем, так и разработки новой бортовой аппаратуры и оборудования, способных обеспечивать эффективное выполнение долговременных пилотируемых полетов.

Исследования, проведенные в области космической энергетики, дают основание надеяться, что уже к 2016 году можно будет продемонстрировать работоспособность космической электростанции мощностью 5 МВт, которая, получая электроэнергию с помощью солнечных батарей, передает ее в виде СВЧ-излучения на Землю. Существуют проекты создания к 2030 году на солнечно-синхронной околоземной орбите группировки из космических электростанций, которая могла бы передавать на Землю гигаватты электроэнергии.

Внедрение результатов технических экспериментов осуществляется, прежде всего, в космической отрасли при разработке конструкторской и эксплуатационной документации на КА, их системы и бортовое оборудование. Это позволяет обеспечить совершенствование и повышение эффективности функционирования бортовых систем РС МКС, использование принципиально новых высоконадежных и пожаробезопасных конструкционных материалов для создания космической техники, обоснованное продление гарантийных сроков ее эксплуатации, отработку методов использования робототехнических устройств и дистанционного управления ими для проведения сложных технических операций на борту космических комплексов, создание средств эффективного получения, накопления и передачи энергии в космосе, а также перспективных двигательных установок, отработку технологии, методов и средств разворачивания крупногабаритных конструкций, создание специального целевого оборудования в обеспечение выполнения перспективных научных исследований.

В техническое направление исследований для данной версии Программы включены эксперименты, обеспечивающие:

• проведение углубленных исследований условий длительного орбитального полета МКС и их комплексного воздействия на эксплуатационные характеристики новых конструкционных материалов и узлов КА, включая их стойкость к такого рода воздействиям;
• получение практической информации, служащей исходными данными для совершенствования используемых и разработки новых служебных бортовых систем;
• выполнение расширенных исследований параметров среды обитания на МКС;
• изучение и оценку эффективности работ членов экипажей при выполнении научных исследований и служебных (в том числе ремонтных) операций с целью совершенствования процессов операторской деятельности на борту;
• совершенствование технологии, методов и средств строительства, технического обслуживания и ремонта КА, их систем и бортового оборудования в условиях космического полета;
• изучение особенностей функционирования в условиях космического полета сложных технических систем, разработанных с использованием новых физических и технических принципов, а также их экспериментальная отработка, с целью создания служебного и научного бортового оборудования нового поколения, включая крупногабаритные и робототехнические космические конструкции и системы;
• исследования в области гидрогазодинамики и тепломассообмена с целью разработки систем жизнеобеспечения нового поколения для экипажей пилотируемых космических комплексов, а также обеспечения их безопасности.

Секция 8. Перспективные технологии освоения космического пространства

Головная организация: ФГУП ЦНИИмаш

Секция ведёт исследования и эксперименты, имеющие прикладное значение для решения хозяйственных задач и комплексные исследования, охватывающие специфику нескольких направлений. Пилотируемые корабли и станции, кроме решения научных и методических задач по изучению Земли, всегда вносили определенный вклад в получение информации, которая использовалась для решения конкретных хозяйственных задач наравне с информацией, получаемой со специализированных спутников-автоматов. Учитывая, что МКС в своем полете будет поддерживать орбитальную ориентацию, она более приспособлена для получения изображений поверхности.

В этой связи работы по получению изображений для решения социально-экономических задач включены в программу станции. Перспективной задачей является использование малых спутников и спутников, запускаемых со станции, для решения научных и прикладных задач, что послужило основанием для принятия экспериментов по отработке таких систем.

Ряд работ предусматривает создание аппаратуры для обеспечения измерений в интересах разных направлений науки.

Секция 9. Космические энергосистемы и двигательные установки

Головная организация: ФГУП Центр Келдыша

Развитие орбитальных систем различного назначения характеризуется ростом общего уровня электропотребления и, соответственно, увеличением энерговооруженности КА, а также увеличением срока активного существования КА. В этой связи наиболее актуальными для космических энергосистем являются проблемы повышения в 2-3 раза удельных характеристик традиционных систем энергоснабжения (СЭС), увеличения их ресурса до 5-7 лет на низких и эллиптических орбитах и до 10-15 лет на геостационарной орбите, повышения стойкости к воздействию факторов космического пространства (ФКП), снижения стоимости, а также поиска и исследования новых, в том числе нетрадиционных источников и накопителей энергии. Секция в настоящее время приняла предложения по проведению космических экспериментов (КЭ) на российском сегменте Международной космической станции по нескольким направлениям:

КЭ по проблемам создания, отработки, повышения эффективности космических энергосистем.

КЭ по проблемам создания перспективных космических двигательных установок, воздействия струй ДУ на космические аппараты и окружающую среду, защиты от этих воздействий.

КЭ по проблемам гидрогазодинамики и тепломассообмена применительно к задаче обеспечения жизнедеятельности и безопасности экипажей космических станции.

Проведение перечисленных выше КЭ на МКС позволит:

• реализовать обширную программу систематических исследований широкой номенклатуры образцов перспективных космических энергосистем и двигательных установок за счет доставки их на орбиту по мере разработки в течение всего срока эксплуатации МКС;
• благодаря наличию космонавтов на борту оперативно изменять программу испытаний, состав средств измерений, проводить контрольные обследования с привлечением дополнительных средств как в ходе КЭ, так и по его завершении, проводить монтаж и демонтаж объектов КЭ;
• устранять в пределах возможностей экипажа различные неисправности аппаратуры и оборудования;
• возвращать исследуемые образцы на Землю для их дальнейшего более детального обследования.

Секция 10. Космическое образование

Основными целями российской научно-образовательной программы космических экспериментов являются:

• использование возможностей российского сегмента Международной космической станции для наглядной демонстрации физических законов и явлений;
• создание условий для привлечения молодежи к самостоятельной научно-исследовательской деятельности под руководством ведущих специалистов предприятий и организаций;
• развитие у детей и подростков интереса к научно-техническому творчеству, исследованию космоса, изучению истории и перспектив развития космонавтики и ракетной техники;
• предпрофессиональная подготовка и профессиональная ориентация учащейся молодежи на перспективные программы космических исследований;
• совершенствование учебных программ, учебно-методических пособий и расширение экспериментальной базы педагогической науки.

См. также:

• Направления НПИ КНТС ЦНИИМАШ
• Положение о КНТС ЦНИИмаш 2014

Показать Скрыть карту