УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ ФАКТОРОВ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА НА ВЕЩЕСТВА И МИКРООРГАНИЗМЫ
DEVICE AND METHOD FOR STUDYING EFFECT OF COSMIC SPACE FACTORS ON SUBSTANCES AND MICROORGANISMS

Изобретение относится к космической технике, в частности к устройствам и способам исследований в космическом пространстве.
Вопрос о воздействии факторов космического пространства на вещество, на неорганические и биологические объекты земного происхождения, несмотря на более чем полувековую историю космических полетов, остается актуальным. Понять и оценить реальное состояние вещества, конструкционных материалов после прохождения активного участка при выведении, тем более после прохождения космическими аппаратами участков плазмы при посадке, не представляется возможным.
Известно устройство для отбора проб космонавтом с внешней поверхности космического объекта, содержащее корпус из химически, термически, механически стойкого и γ-проницаемого материала (патент RU 2536746, 27.12.2014, МПК: G01N 1/02 (2006.01), B64G 4/00 (2006.01)). В корпусе выполнена по меньшей мере одна глухая полость с резьбой и конической поверхностью на входе, в полость ввернут пробоотборник с ответной конической поверхностью, обеспечивающий при завертывании герметизацию полости при контакте конических поверхностей, при этом к одной из сторон корпуса прикреплена металлическая пластина, вырез в которой образует ручку, согласованную с перчаткой скафандра. Описанное устройство принято в качестве прототипа.
Использование указанного устройства заключается в том, что на Земле пробоотборник вворачивается в полость корпуса по резьбе, герметизируя полость при контакте конических поверхностей. Затем производится γ-облучение корпуса, чем достигается стерилизация полости и пробоотборника. В таком состоянии устройство доставляется на орбитальную станцию и при выходе космонавтов в открытый космос выносится из шлюзового отсека. В процессе внекорабельной деятельности космонавт, удерживая корпус за ручку, выворачивает и извлекает пробоотборник из полости, берет пробы-мазки, заводит в полость пробоотборник и, ввинчивая его по резьбе, герметизирует полость при контакте конических поверхностей, возвращает устройство в шлюзовой отсек, а затем в гермоотсек. В таком виде устройство возвращают на транспортном корабле на Землю для исследований. Описанный в патенте RU 2536746 способ использования устройства принимается в качестве прототипа предлагаемого способа.
Известное решение имеет следующие недостатки:
- обеспечивает только кратковременное экспонирование исследуемых объектов вне полости в силу отсутствия средств закрепления, что не позволяет достоверно оценить воздействие факторов космического пространства на исследуемые вещества или микроорганизмы земного происхождения;
- при использовании устройства космонавту необходимо действовать обеими руками, что лишает его возможности удерживаться за поручни для стабилизации тела в невесомости, обусловливает занятость в операции второго члена экипажа и снижает общую производительность труда в процессе внекорабельной деятельности.
Задачей изобретения является повышение достоверности исследования воздействия факторов космического пространства на вещества и микроорганизмы, взятые в естественном земном состоянии, за счет экспонирования этих объектов в открытом космосе и возвращения их после экспонирования на Землю для исследований.
Задача решается следующим образом.
Устройство исследования воздействия факторов космического пространства на вещества и микроорганизмы содержит корпус, выполненный из химически, термически, механически стойкого материала, в котором выполнена по меньшей мере одна глухая полость с резьбой и конической поверхностью на входе, в которую ввернут пробник с ответной конической поверхностью, при этом на корпусе закреплена металлическая пластина, вырез в которой образует ручку, согласованную с наддутой перчаткой скафандра, на боковинах ручки установлены ложементы, в которых по оси, параллельной оси полости, выполнены противостоящие отверстия под установку пробника для экспонирования, пластина, корпус и ложементы скреплены крепежными элементами, при этом устройство снабжено средством закрепления на внешней поверхности космического объекта.
Способ исследования воздействия факторов космического пространства на вещества и микроорганизмы заключается в том, что в наземных условиях полость в корпусе устройства и пробник стерилизуют, после стерилизации пробник контаминируют веществом или осеменяют микроорганизмами и гермоизолируют, доставляют устройство на космический объект, выносят устройство из шлюзового отсека в открытый космос, закрепляют устройство снаружи космического объекта, извлекают пробник из полости и устанавливают его в отверстия в ложементах для экспонирования, после завершения экспонирования извлекают пробник из отверстий в ложементах, заводят пробник в полость, гермоизолируют полость, возвращают устройство в гермоотсек, а затем устройство доставляют на Землю.
На фиг. 1 показан общий вид устройства.
На фиг. 2 показано сечение А-А.
На фиг. 3 показано сечение Б-Б.
На фиг. 4 показано состояние устройства при транспортировке.
На фиг. 5 показано состояние устройства при экспонировании пробника.
На фигурах:
1 - корпус;
2 - полость;
3 - резьба;
4 - коническая поверхность;
5 - пробник;
6 - пластина;
7 - ручка;
8 - боковина ручки;
9 - ложемент;
10 - отверстия;
11 - крепежный элемент;
12 - средство крепления устройства на поверхности космического объекта (например, орбитальной станции).
Устройство состоит из корпуса 1, выполненного из химически, термически, механически стойкого материала, например фторопласта, в котором выполнена по меньшей мере одна полость 2 с резьбой 3 и конической поверхностью 4 на входе, в полость 2 ввернут пробник 5 с ответной конической поверхностью, обеспечивающий при завертывании термоизоляцию полости 2 при контакте конических поверхностей; на корпусе 1 закреплена пластина 6, вырез в которой образует ручку 7, согласованную с наддутой перчаткой скафандра, на боковинах ручки 8 установлены ложементы 9, в которых по оси, параллельной оси полости 2, выполнены противостоящие отверстия 10; пластина 6, корпус 1 и ложементы 9 скреплены крепежными элементами 11, при этом устройство снабжено средством закрепления на внешней поверхности космического объекта 12.
Способ исследования заключается в следующем. В наземных условиях полость 2 в корпусе 1 и пробник 5 стерилизуют, затем пробник 5 контаминируют веществом или осеменяют микроорганизмами и гермоизолируют вышеупомянутым образом, доставляют устройство на космический объект; после вынесения устройства из шлюзового отсека в открытый космос при выходе экипажа космонавт, удерживая за ручку 7, закрепляет устройство снаружи космического объекта, используя средство 12, извлекает пробник 5 из полости 2 и устанавливает его в отверстия 10 соответственно в ложементах 9 для экспонирования. После завершения экспонирования при выходе из гермоотсека космонавт извлекает пробник 5 из отверстий 10, заводит пробник 5 в полость 2 и, ввинчивая его по резьбе 3, гермоизолирует полость 2 при контакте конических поверхностей 4, возвращает устройство в гермоотсек. В таком состоянии устройство доставляют в транспортном корабле на Землю для исследований экспонированных объектов.
Предложенные устройство и способ исследования воздействия факторов космического пространства на неорганические вещества или биологические микроорганизмы впервые в истории космических исследований обеспечивают доставку с Земли в открытое космическое пространство объектов исследований в исходном естественном земном состоянии благодаря транспортировке в условиях термоизоляции и позволяют экспонировать объекты в открытом космосе без ограничения продолжительности. После завершения экспонирования экипаж осуществляет термоизоляцию исследуемых объектов в реальном состоянии непосредственно за бортом космического объекта, возвращает устройство в гермоотсек, затем  в транспортном корабле доставляют на Землю для лабораторных исследований. Предложенные устройство и способ являются новым шагом в экспериментальных исследованиях в космосе.
Совокупность отличительных признаков устройства и способа исследования обеспечивают решение задачи изобретения, а именно:
- наличие средства закрепления на поверхности космического объекта обеспечивает неограниченное по времени экспонирование устройства;
- обеспечена возможность использования устройства - закрепление и операции с пробниками, одной рукой.