УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ПОМЕЩЕНИЯХ КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ

Полезная модель относится к медицинской технике, а именно к устройствам защиты от воздействия ионизирующего излучения в условиях космических полетов.
В уровне техники описаны аналогичные устройства, позволяющие провести измерения дозы ионизирующего излучения.
Из ист. [1] известно устройство, представляющее собой спальный мешок из водонепроницаемой ткани, заполняемый в процессе полета водой. Вода в мешке создает защитный слой от воздействия космического излучения на космонавта, располагающегося внутри мешка.
Недостатками этого устройства являются:
- технологические трудности и значительная трудоемкость закачивания воды в объем мешка;
- опасность разгерметизации и создания опасных условий для жизни и здоровья космонавта;
- необходимость периодической замены воды, принятия мер по нераспространению в среде вредоносных микроорганизмов;
- ограничение перемещения космонавта во время нахождения внутри мешка;
- необходимость штатного места внутри каюты для размещения мешка, а также пространства для регламентного обслуживания в процессе эксплуатации;
- трудность создания оптимального теплового обмена между космонавтом и наполнителем мешка. Конструктивное решение не обеспечивает возможность учета индивидуальных особенностей в терморегуляции человека.
Из ист. [2] известны панели, покрытые номексом, являющиеся штатной обшивкой внутренней части каюты космонавта.
Недостатками этого устройства являются:
- конфигурация внутренней обшивки не обеспечивает требуемого уровня комфорта космонавта во время нахождения в каюте;
- низкая эффективность защиты от ионизирующего космического излучения внутри каюты, в том числе от нейтронной составляющей;
- отсутствие конструктивных элементов для размещения датчиков измерения уровней и градиентов мощности дозы ионизирующего космического излучения.
Наиболее близким
прототип
к заявляемому решению являются модули, состоящие из полиэтиленовых брусков, при помощи которых формируется защита внутренней поверхности отсека - спального места космонавта НАСА в модуле Lab [3] ().
Недостатками этого устройства являются:
- необходимость целевой доставки комплекта полиэтиленовых брусков на борт космического аппарата;
- потребность в большом количестве брусков и существенная трудоемкость оборудования защитной обстановки;
- унифицированные габаритные размеры и контуры пластин затрудняют сплошное покрытие внутренних поверхностей отсека;
- конструкцией не предусмотрена возможность размещения датчиков измерения уровней и градиентов мощности дозы ионизирующего космического излучения,
- по окончании эксперимента или срока использования модули становятся космическим мусором.
Техническим результатом полезной модели является
оптимизация использования жизненного пространства внутри космического корабля за счет использования в качестве элементов защиты от ионизирующего излучения штатных средств, находящихся на борту, обладающих
ослабляющими свойствами по отношению к воздействию ионизирующего излучения, возможность контроля биологически значимых характеристик ионизирующего космического излучения при максимально широком энергетическом диапазоне ионизирующих частиц и разнообразии их состава за счет использования дозиметрической аппаратуры, исключение дополнительного космического мусора за счет исключения специальных элементов, формирующих защитный слой.
Этот технический результат достигается тем
, что в известном устройстве для защиты от ионизирующего излучения в помещениях космического корабля, выполненном в виде отдельных формирующих защитный слой элементов, размеры которого выбраны в соответствии с показателями дозиметрии и конфигурацией защищаемого пространства, элементами, формирующими защитный слой, являются штатные средства личной гигиены, находящиеся на борту космического корабля, которые размещены в карманах, фиксированных к поверхности одной или нескольких гибких панелей на тканевой основе, дополнительно карманы предназначены для размещения дозиметрической аппаратуры, при этом панели снабжены гибкими подвижными тягами, выполненными с возможностью соединения панелей между собой и равномерного распределения устройства по внутренней поверхности помещений космического корабля.
Устройство поясняется следующими фигурами:
Фиг.1 Общий вид устройства из одной панели (вид спереди и сбоку)
Фиг.2. общий вид устройства из 3-х панелей
Где позициями обозначены следующие элементы: 1 - гибкая панель, выполненная на тканевой основе; 2 - карманы для размещения элементов защиты; 3 - элементы защиты (средства личной гигиены космонавтов); 4 - дозиметрическая аппаратура; 5 - гибкие тяги между отдельными панелями; 6 - монтажные петли.
Внутри и на поверхности устройства предусмотрена возможность установки следующего дополнительного дозиметрического оборудования, в том числе:
1. Сборки пассивных детекторов:
- ДТГ-4 - термолюминисцентный монокристаллический детектор на основе LiF. Диаметр детектора - 5 мм, толщина - 1 мм.
- "ТАСТРАК" - твердотельный трековый детектор с габаритными размерами (мм): 15×15×1. Диапазон измерений спектра линейных передач энергий (ЛПЭ) в интервале от 50 кэВ/мкм до 700 кэВ/мкм.
Возможно также использование и других типов пассивных дозиметров, обеспечивающих решение аналогичных задач.
2. "Бaббл-дoзимeтp” КМ09.148.00.00.
Состоит из комплекта пузырьковых "баббл-детекторов" и электронного блока считывания и хранения информации. Предназначен для исследования вклада в эквивалентную дозу частиц ИКИ с высокими ЛПЭ (главным образом нейтронов и тяжелых заряженных частиц). Диапазон измеряемых доз от 1 до 100 мбэр с погрешностью не хуже ±10%.
3. Дозиметр "Люлин-МКС" - малогабаритный полупроводниковый дозиметр для измерения динамики мощности дозы космического характеристик солнечных лучей и галактического космического излучения. Толщина кремниевого чувствительного элемента - 1 мм. Диапазон измерения мощности дозы от 1 мкГр/ч до 30 мГр/час.
4. Дозиметр «Пилле-МКС».
Состоит из комплекта автономных пассивных детекторов и бортового пульта для считывания данных и отжига (обнуления) детекторов.
Устройство используют следующим образом.
Устройство размещается в штатном интерьере обитаемого отсека космического корабля, на внутренней обшивке. Количество и размеры гибких панелей (1) в устройстве определяется конфигурацией защищаемого
объема и выбираются таким образом, чтобы укладка панелей была максимально плотной и компактной. Гибкость панелей (1) и подвижность объединяющих их тяг (6) позволяют локально деформировать устройство для улучшения плотности размещения панелей на обшивке обитаемого отсека. В карманы (2) панелей укладываются штатные средства гигиены (3) таким образом, чтобы наполнение устройства было максимально равномерным и плотным. Допускается перекомпоновка средств гигиены (3) в карманах (2) устройства во время полета при монтаже устройства на обшивке обитаемого отсека для обеспечения более однородного распределения защитного материала. Дозиметрическое оборудование (4) размещается внутри карманов (2) в конфигурации, определенной программой дозиметрического контроля. Крепление устройства на элементах конструкции обшивки отсека осуществляется космонавтом по месту с использованием ворсовых застежек «велькро», входящих в комплект принадлежностей устройства. Крепление устройства осуществляется последовательно (по одной панели (1), начиная с крайней). Укомплектованные средствами гигиены (3) и дозиметрическим оборудованием (4) панели (1) выстилаются по поверхности внутренней обшивки и крепятся застежками "велькро" через монтажные петли (5), равномерно распределенные но периметру панели (1). Крепление петель осуществляется последовательно с натяжением панели.
Указываемые технические результаты обеспечиваются следующим.
Оптимизация жизненного пространства
1.  за счет использования в качестве элементов защиты от ионизирующего излучения штатных средств, находящихся на борту, обладающих ослабляющими свойствами по отношению к воздействию ионизирующего излучения, возможность контроля биологически значимых характеристик ионизирующего космического излучения при максимально широком энергетическом диапазоне ионизирующих частиц и разнообразии их состава.
Например, элементы защиты - пакеты со средствами гигиены. Обычно они просто находятся, где придется, и занимают некий полезный объем. А собрав их в каюте на обшивке можно получить от этого объема дополнительную функцию - защита от радиации, а другой защиты не делать, то есть сэкономить место.
2. Исключение дополнительного космического мусора за счет исключения специальных элементов, формирующих защитный слой.
Любые материалы и оборудование космического аппарата, не возвращаемые в перспективе на землю - это будущий космический мусор. В нашем случае использование штатного оборудования произвольного назначения (к примеру, средства личной гигиены) в качестве защиты от радиации дает возможность не поставлять на борт дополнительных элементов защиты, что обеспечивает уменьшение перспективного космического мусора.
Источники информации
[1] Газета «Труд» №105 за 08.06.2004. В.Б.Головачев. СПАЛЬНЫЙ МЕШОК ДЛЯ КОСМОНАВТАНУЖНА ЛИ ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЗАЩИТА ОТ РАДИАЦИИ НА МКС?
[2]. Российский сегмент МКС. Справочник пользователя. ОАО «РКК «Энергия». 2009. 193 стр.
[3]. Temporary Sleeping Station (TeSS) in US Lab Module. http://ww/v.spaceref.coni/nc/vs/vievvpr.htmr?pid=24579.