RU2642009C2 - Method of estimation of space materials stability to impact of cosmic space factors - Google Patents
Method of estimation of space materials stability to impact of cosmic space factors Download PDFInfo
- Publication number
- RU2642009C2 RU2642009C2 RU2016117549A RU2016117549A RU2642009C2 RU 2642009 C2 RU2642009 C2 RU 2642009C2 RU 2016117549 A RU2016117549 A RU 2016117549A RU 2016117549 A RU2016117549 A RU 2016117549A RU 2642009 C2 RU2642009 C2 RU 2642009C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- space
- samples
- materials
- pressure
- container
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/66—Arrangements or adaptations of apparatus or instruments, not otherwise provided for
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N2033/0077—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00 testing material properties on individual granules or tablets
Abstract
Description
Изобретение относится к области испытаний полимерных материалов после воздействия факторов космического пространства (ФКП), в частности глубокого вакуума, электромагнитного излучения, потоков протонов, электронов, холодной плазмы, атомарного кислорода, а именно оценки стойкости материалов, длительно экспонируемых на наружных поверхностях космических аппаратов (КА). Полимерные материалы входят в состав различных изделий космических аппаратов, например терморегулирующих покрытий, экранно-вакуумной теплоизоляции, механических конструкций и узлов солнечных батарей.The invention relates to the field of testing of polymeric materials after exposure to space factors (PCF), in particular deep vacuum, electromagnetic radiation, proton, electron, cold plasma, atomic oxygen flows, namely, the evaluation of the durability of materials exposed to the outer surfaces of spacecraft (SC) for a long time ) Polymeric materials are part of various products of spacecraft, for example thermoregulatory coatings, screen-vacuum thermal insulation, mechanical structures and solar cells.
Известен способ оценки стойкости материалов космической техники к воздействию факторов космического пространства, заключающийся в том, что образцы испытуемых материалов размещают на поверхности космического аппарата, экспонируют в течение заданного срока, помещают в контейнер, который не герметизируют, а затем возвращают на Землю, где в лабораторных условиях определяют изменение свойств испытуемых материалов, по которым судят об их стойкости [1].A known method for assessing the resistance of space technology materials to the effects of outer space factors is that samples of the test materials are placed on the surface of the spacecraft, exposed for a specified period, placed in a container that is not sealed, and then returned to Earth, where in the laboratory conditions determine the change in the properties of the tested materials, by which they are judged on their durability [1].
Недостатком данного способа является неточное воспроизведение воздействия космической среды на испытуемые материалы, так как при транспортировании на Землю они содержат химически активные частицы, образующиеся в полимерах под воздействием факторов космического пространства, которые при контакте с атмосферным воздухом могут вступать в химические реакции с молекулярным кислородом, что может привести к температурно-окислительной деструкции.The disadvantage of this method is the inaccurate reproduction of the effects of the space environment on the tested materials, since when transporting them to the Earth they contain chemically active particles formed in polymers under the influence of outer space factors, which, when exposed to atmospheric air, can enter into chemical reactions with molecular oxygen, which can lead to thermal oxidative degradation.
Известен способ оценки стойкости материалов космической техники к воздействию факторов космического пространства (см. патент RU №2238228, С1, 25.03.2003, МПК7 B64G 1/66, G01N 33/00), заключающийся в том, что образцы испытуемых материалов размещают на поверхности космического аппарата, экспонируют их в течение заданного срока, помещают в контейнер, который укладывают в герметизируемый в условиях открытого космоса транспортный контейнер и возвращают их на Землю, где в лабораторных условиях помещают транспортный контейнер в вакуумную камеру с контролируемой инертной средой, после чего производят раскрытие транспортного контейнера и контейнера с образцами, далее извлекают образцы и помещают их в отдельные герметичные пеналы, с последующим проведением испытаний над образцами также в вакуумной камере, по которым определяют изменение свойств испытуемых материалов и по ним судят об их стойкости.A known method for evaluating the resistance of space technology materials to the effects of outer space factors (see patent RU No. 2238228, C1, March 25, 2003, IPC7 B64G 1/66, G01N 33/00), which consists in the fact that samples of the tested materials are placed on the surface of the space apparatus, expose them for a specified period, place them in a container, which is placed in a transport container sealed in space and return them to Earth, where in a laboratory environment the transport container is placed in a vacuum chamber with a controlled in an inert medium, after which the transport container and the container with the samples are opened, then the samples are removed and placed in separate sealed canisters, followed by testing of the samples also in a vacuum chamber, by which the change in the properties of the tested materials is determined and their stability is judged by them .
Недостатком данного способа (прототипа) является неточное воспроизведение воздействия космической среды на испытуемые материалы, вызванное возможностью проникновения воздуха во внутреннюю полость пеналов с образцами при их хранении до проведения испытаний, что может повлиять на изменение свойств экспонированных в открытом космосе образцов.The disadvantage of this method (prototype) is the inaccurate reproduction of the effects of the space environment on the test materials, caused by the possibility of air penetrating into the internal cavity of the canisters with samples during storage before testing, which can affect the change in the properties of the samples exposed in open space.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является практическое исключение влияние атмосферы Земли на прошедшие испытания в космосе образцы, хранящиеся в герметичных пеналах.The problem to which the present invention is directed is the practical exclusion of the influence of the Earth’s atmosphere on space-tested samples stored in sealed canisters.
Поставленная задача решается тем, что в способе оценки стойкости материалов космической техники к воздействию факторов космического пространства образцы испытуемых материалов размещают на поверхности космического аппарата, экспонируют их в течение заданного срока, помещают в контейнер, который, в свою очередь, укладывают в герметизируемый в условиях космоса транспортный контейнер и возвращают их на Землю, где контейнеры помещают в вакуумную камеру с контролируемой инертной средой и производят их раскрытие с извлечением образцов, затем каждый из образцов размещают в отдельном герметичном пенале, с последующим проведением в лабораторных условиях испытаний образцов по определению изменений их свойств, по которым судят о стойкости материалов, перед размещением образцов в отдельных герметичных пеналах проводят измерение параметров окружающей среды и создают давление инертной среды в вакуумной камере, удовлетворяющее условию:The problem is solved in that in the method for assessing the resistance of space technology materials to the effects of outer space factors, samples of the tested materials are placed on the surface of the spacecraft, exposed for a predetermined period, placed in a container, which, in turn, is placed in a sealed in space transport container and return them to Earth, where the containers are placed in a vacuum chamber with a controlled inert medium and open them with the extraction of samples, then Each sample is placed in a separate sealed canister, followed by laboratory testing of samples to determine changes in their properties, which are used to judge the resistance of materials. Before placing samples in separate sealed canisters, environmental parameters are measured and an inert pressure is created in a vacuum a chamber satisfying the condition:
рис>рос,p is > p os
где рис - давление инертной среды;where p uc - the pressure of the inert medium;
рос - давление окружающей среды.p os - environmental pressure.
Сущность изобретения заключается в обеспечении в пенале с образцами давления инертного газа заведомо выше, чем давление окружающего воздуха, что исключает возможность проникновения молекулярного кислорода воздуха во внутреннюю полость пенала.The essence of the invention is to provide in the case with samples of inert gas pressure is obviously higher than the pressure of the surrounding air, which excludes the possibility of penetration of molecular oxygen of the air into the internal cavity of the case.
Контакт с воздухом влияет на изменение свойств экспонированных в открытом космосе образцов. Особенно это относится к полимерам [2]. Свойства полимерного материала после воздействия ФКП в значительной степени зависят от молекулярного кислорода, в присутствии которого протекают цепные радиационные и фотохимические процессы окисления. В этих условиях время контакта с атмосферой Земли экспонированных образцов при наземных исследованиях не должно превышать время установления равновесной концентрации кислорода в материале. Предельное время контакта с кислородом воздуха характерно для каждого полимера. Экспериментально было установлено, что молекулярный кислород космоса не оказывает особого влияния на образцы в течение 3-х месяцев. Следовательно, транспортный контейнер необходимо возвращать на Землю не позднее, чем через 3 месяца.Contact with air affects the change in the properties of samples exposed in open space. This is especially true for polymers [2]. The properties of the polymer material after exposure to PCF depend to a large extent on molecular oxygen, in the presence of which chain radiation and photochemical oxidation processes occur. Under these conditions, the time of contact of the exposed samples with the Earth’s atmosphere during ground research should not exceed the time of establishing the equilibrium oxygen concentration in the material. The limiting contact time with atmospheric oxygen is characteristic for each polymer. It was experimentally established that the molecular oxygen of space does not exert a particular effect on the samples for 3 months. Consequently, the transport container must be returned to Earth no later than 3 months later.
Согласно [3] "емкость", будучи под вакуумом (ее герметизация производилась вручную с использованием крепежа) и находящаяся, в свою очередь, в атмосфере Земли, обладает свойством натекания, т.е. воздух начинает проникать во внутреннюю полость контейнеров.According to [3], a “container”, being under vacuum (it was sealed manually using fasteners) and located, in turn, in the Earth’s atmosphere, has the property of leakage, i.e. air begins to penetrate into the internal cavity of the containers.
Также необходимо учитывать и такой факт, что чем больше разность давлений внутри полости контейнеров и атмосферы Земли, тем интенсивнее происходит процесс натекания.It is also necessary to take into account the fact that the greater the pressure difference inside the cavity of the containers and the Earth’s atmosphere, the more intensive the leakage process occurs.
Не следует забывать и о том, что атмосфера Земли - это среда, которая постоянно находится в динамике. Анализ статистических данных по давлению атмосферы Земли показал следующее: самое низкое давление составляет ~ 715 мм рт.ст., а самое высокое давление составляет ~ 770 мм рт.ст. (московский регион).We should not forget that the Earth’s atmosphere is an environment that is constantly in dynamics. Analysis of statistical data on the pressure of the Earth’s atmosphere showed the following: the lowest pressure is ~ 715 mm Hg and the highest pressure is ~ 770 mm Hg. (Moscow region).
Учитывая вышеизложенное приходим к выводу, что для того чтобы практически исключить проникновение воздуха во внутреннюю полость пенала и сохранить образец, необходимо загерметизировать пенал при давлении инертной среды ~ 775 мм рт.ст.Given the foregoing, we conclude that in order to virtually eliminate the penetration of air into the internal cavity of the canister and to preserve the sample, it is necessary to seal the canister at an inert pressure of ~ 775 mm Hg.
Схема вакуумной камеры для разгерметизации транспортных контейнеров показана на фиг.1. К вакуумной камере 1 подведены коммуникационные системы: вакуумная 9, очистки и циркуляции газа системы 10. Вакуумная камера оснащена:A diagram of a vacuum chamber for depressurizing transport containers is shown in FIG. The communication systems are connected to the vacuum chamber 1: vacuum 9, purification and gas circulation system 10. The vacuum chamber is equipped with:
- стеклом смотровым 2;-
- стеклом подсветки 3;-
- источником света 4;-
- обечайкой 5;- a
- перчатками 6;-
- крышкой люка 7;-
- заслонкой 8.- shutter 8.
Разгерметизация транспортного контейнера и контейнера с образцами включает следующие операции:The depressurization of the transport container and the container with samples includes the following operations:
1) загрузка транспортного контейнера в вакуумную камеру;1) loading the transport container into the vacuum chamber;
2) фиксация перчаток (закрытие заслонки) оператора в закрытом положении, защищающем их от повреждения перепадом давления при начальном откачивании вакуумной камеры;2) fixing the gloves (closing the shutter) of the operator in the closed position, protecting them from damage by the differential pressure during the initial pumping of the vacuum chamber;
3) высоковакуумная откачка камеры до давления 10-5…10-4 мм рт.ст. в течение нескольких часов;3) high-vacuum pumping chamber to a pressure of 10 -5 ... 10 -4 mm RT.article during few hours;
4) отсечка вакуумной камеры от вакуумной системы;4) cut-off of the vacuum chamber from the vacuum system;
5) напуск в вакуумную камеру инертного газа (аргона) из баллона высокого давления до давления атмосферы;5) inlet into the vacuum chamber of an inert gas (argon) from a high-pressure cylinder to atmospheric pressure;
6) циркуляционная прокачка газа из вакуумной каиеры через систему очистки в течение нескольких часов для очистки всего объема газа и приведения всей системы в стационарное состояние;6) circulation pumping of gas from the vacuum chamber through the cleaning system for several hours to clean the entire gas volume and bring the entire system to a stationary state;
7) приведение перчаток оператора в рабочее положение;7) bringing the operator’s gloves to working position;
8) проведение операций по извлечению образцов из контейнеров и раскладки их по пеналам при помощи ручного инструмента оператором в перчатках;8) carrying out operations to extract samples from containers and layout them on pencil cases using a hand tool with an operator in gloves;
9) повышение давления в вакуумной камере до ~ 775 мм рт.ст.;9) increasing the pressure in the vacuum chamber to ~ 775 mm Hg;
10) герметизация пеналов;10) sealing of pencil cases;
11) выключение и герметизация системы циркуляции и очистки газа;11) shutdown and sealing of the gas circulation and purification system;
12) открытие фланца бокса и извлечение герметичных пеналов;12) opening the flange of the box and removing the sealed canisters;
13) закрытие фланца бокса.13) closing the flange of the box.
Для форвакуумной и вакуумной откачки в вакуумной камере можно использовать насосы АВЗ-20 и агрегат АВП-250 с быстротой действия 1000 л/с. Контроль течей проводится течеискателем ПТИ-14. В качестве инертного газа используется аргон. Система очистки и циркуляции газа в вакуумной камере аналогичная устройствам, используемым в прототипе (см. патент RU №2238228, С1, 25.03.2003, МПК7 B64G 1/66, G01N 33/00).For fore-vacuum and vacuum pumping in a vacuum chamber, you can use the pumps AVZ-20 and the unit AVP-250 with a speed of 1000 l / s. Leak control is carried out by the leak detector PTI-14. Argon is used as an inert gas. The system for cleaning and circulating gas in a vacuum chamber is similar to the devices used in the prototype (see patent RU No. 2238228, C1, March 25, 2003, IPC7 B64G 1/66, G01N 33/00).
Источники информацииInformation sources
1. S.L.B. Woll, H.G. Pippin, М.А. Stropki. S. Clifton. Materials on International Space Station Experiment (MISSE) // Proc. 8-th International Symposium on "Materials in a Space Invironment", 5-th Intemation Conference on "Protection of Materials and Structures from the LEO Space Environment". Arcachon-France. 2000.1. S.L.B. Woll, H.G. Pippin, M.A. Stropki. S. Clifton. Materials on International Space Station Experiment (MISSE) // Proc. 8th International Symposium on "Materials in a Space Invironment", 5th Intemation Conference on "Protection of Materials and Structures from the LEO Space Environment". Arcachon-France. 2000.
2. K.K. De Gron, J.D. Gummow Effect of Air and Vacuum Storage on the Tensile Properties of X-Ray Exposed Aluminazed - FEP // Proc. 8-th International Symposium on "Materials in a Space Invironment", 5-th Intemation Conference on "Protection of Materials and Structures from the LEO Space Environment". Arcachon-France. 2000.2. K.K. De Gron, J.D. Gummow Effect of Air and Vacuum Storage on the Tensile Properties of X-Ray Exposed Aluminazed - FEP // Proc. 8th International Symposium on "Materials in a Space Invironment", 5th Intemation Conference on "Protection of Materials and Structures from the LEO Space Environment". Arcachon-France. 2000.
3. Б.И. Королев и др. "Основы вакуумной техники». М., Л.: Энергия, 1957. - 251 с.3. B.I. Korolev and others. "Fundamentals of vacuum technology." M., L .: Energy, 1957. - 251 p.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016117549A RU2642009C2 (en) | 2016-05-04 | 2016-05-04 | Method of estimation of space materials stability to impact of cosmic space factors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016117549A RU2642009C2 (en) | 2016-05-04 | 2016-05-04 | Method of estimation of space materials stability to impact of cosmic space factors |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016117549A RU2016117549A (en) | 2017-11-10 |
RU2642009C2 true RU2642009C2 (en) | 2018-01-23 |
Family
ID=60264212
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016117549A RU2642009C2 (en) | 2016-05-04 | 2016-05-04 | Method of estimation of space materials stability to impact of cosmic space factors |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2642009C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2758528C1 (en) * | 2020-10-20 | 2021-10-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Method for conducting space experiment to assess radiation-protective properties of materials in conditions of long-term orbital flight |
RU2774491C1 (en) * | 2021-12-17 | 2022-06-21 | Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") | Stand for natural testing of equipment in outer space |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2190864C2 (en) * | 2000-04-10 | 2002-10-10 | Самарский государственный аэрокосмический университет им. акад. С.П.Королева | Device registering dust and gas component of own external atmosphere of spacecraft |
RU2238228C1 (en) * | 2003-03-25 | 2004-10-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" | Method of estimation of resistance of materials of space equipment to action of outer space |
RU2262111C1 (en) * | 2004-11-02 | 2005-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр им. М.В. Келдыша" | Device for sampling high-temperature two-phase flow |
RU2265821C2 (en) * | 2000-04-06 | 2005-12-10 | Компани Женераль де Матьер Нюклеэр | Device for sampling |
US8122924B2 (en) * | 2003-08-01 | 2012-02-28 | Gea Pharma Systems Ag | Coupling closures and docking devices comprising said coupling closures |
RU2536746C2 (en) * | 2013-02-14 | 2014-12-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Device for sampling of outer surface of space object by astronaut |
-
2016
- 2016-05-04 RU RU2016117549A patent/RU2642009C2/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2265821C2 (en) * | 2000-04-06 | 2005-12-10 | Компани Женераль де Матьер Нюклеэр | Device for sampling |
RU2190864C2 (en) * | 2000-04-10 | 2002-10-10 | Самарский государственный аэрокосмический университет им. акад. С.П.Королева | Device registering dust and gas component of own external atmosphere of spacecraft |
RU2238228C1 (en) * | 2003-03-25 | 2004-10-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" | Method of estimation of resistance of materials of space equipment to action of outer space |
US8122924B2 (en) * | 2003-08-01 | 2012-02-28 | Gea Pharma Systems Ag | Coupling closures and docking devices comprising said coupling closures |
RU2262111C1 (en) * | 2004-11-02 | 2005-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр им. М.В. Келдыша" | Device for sampling high-temperature two-phase flow |
RU2536746C2 (en) * | 2013-02-14 | 2014-12-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Device for sampling of outer surface of space object by astronaut |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2758528C1 (en) * | 2020-10-20 | 2021-10-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Method for conducting space experiment to assess radiation-protective properties of materials in conditions of long-term orbital flight |
RU2774491C1 (en) * | 2021-12-17 | 2022-06-21 | Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") | Stand for natural testing of equipment in outer space |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016117549A (en) | 2017-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2667745T3 (en) | Detection procedure and installation for sealing control of sealed products | |
US8151816B2 (en) | Method and device for removing pollution from a confined environment | |
KR101788729B1 (en) | Method and apparatus for leak testing containers | |
Duncan et al. | Review of measurement and modelling of permeation and diffusion in polymers. | |
CN107810398B (en) | Integrity testing method and device for testing container | |
CN111247410A (en) | System and method for determining container integrity by optical measurement | |
RU2642009C2 (en) | Method of estimation of space materials stability to impact of cosmic space factors | |
JP2017072491A (en) | Leakage inspection device and leakage inspection method | |
CN106768725A (en) | A kind of method and system that complicated container entirety leak rate is measured based on constant temperature positive pressure method | |
US9594000B2 (en) | Vacuum immersion test set | |
Kjærvik et al. | Comparative study of NAP-XPS and cryo-XPS for the investigation of surface chemistry of the bacterial cell-envelope | |
Oshima et al. | Slow positron beam apparatus for surface and subsurface analysis of samples in air | |
CN103674792B (en) | Space charged particle irradiation is to the test method of molecular contamination effects | |
US20140247062A1 (en) | Device and method to measure the permeation rate of a packaging | |
CN105934277B (en) | Chemical analyzer with film | |
US20210118656A1 (en) | Real-time calibration device, real-time calibration method and detection apparatus | |
RU2238228C1 (en) | Method of estimation of resistance of materials of space equipment to action of outer space | |
Barchenko et al. | Apparatus and method for determining the gas permeability and flux of helium through the materials and coatings | |
Gaume et al. | Airtight container for the transfer of atmosphere-sensitive materials into vacuum-operated characterization instruments | |
ES2320513B1 (en) | PROCEDURE AND DEVICE FOR DETERMINING THE CONTENT OF GASES AND VOLATILES IN SOLID MATERIALS OR SURFACE COATINGS. | |
JP2004061128A (en) | Leak inspecting method of heat pipe and its inspecting apparatus | |
Suzuki et al. | 10.2: Strategic Approach to the Reliable Evaluation of the Water‐vapor‐barrier Properties for Flexible Organic Light‐emitting Diodes | |
JP3130763B2 (en) | Radiation dose measuring method and device | |
Rawls et al. | 3013 Inner Can Lid Leak Test System Development | |
Biswas et al. | Characterization of the Lunar Volatiles Scout for In-Situ Volatiles Extraction and Analysis |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20200619 |