Защита эскизного проекта. 2 Космический эксперимент «Матрешка-Р»: 2004-2012 гг КЭ 515 – 14/97 «Исследование динамики радиационной обстановки на трассе. - презентация

1 Защита эскизного проекта

2 2 Космический эксперимент «Матрешка-Р»: гг КЭ 515 – 14/97 «Исследование динамики радиационной обстановки на трассе полета и в отсеках международной космической станции и накопления дозы в антропоморфном фантоме, размещенном внутри и снаружи станции» (Шифр – «Матрешка-Р») Научный руководитель работ – заведующий отделом ГНЦ РФ ИМБП РАН, начальник Службы радиационной безопасности пилотируемых космических полетов В.М.Петров Ответственный исполнитель – заведующий лабораторией ГНЦ РФ ИМБП РАН В.А.Шуршаков

3 3 Основание для разработки ЭП Укладка «Шторка защитная» Рекомендации «Международной рабочей группы по радиационной безопасности космических полетов» (IRHWG) по использованию локальной защиты в каютах СМ (Протокол 9 от 23 – 26 марта 2004 г.) Дополнение 2 (2005 г.) к техническому заданию на КЭ «Матрешка-Р» 515 – 14/97 «Исследование радиационно-защитных свойств водосодержащих материалов в условиях орбитального полета с использованием изделия «Шторка защитная» Заключение 153-9/2005 о возможности реализации установки и испытаний укладки «Шторки защитной» в каюте экипажа Служебного модуля на Российском сегменте Международной космической станции при проведении космического эксперимента «Матрешка-Р» (Шифр «РБО-3/2.0»)

4 4 Основание для разработки (продолжение) Техническое задание 55-КГК-06/2005 на выполнение опытно-конструкторской работы «Разработка, изготовление и испытания изделия Укладка «Шторка защитная» ТЗ Государственный контракт «Создание, развертывание и эксплуатация Российского сегмента МКС в части разработки и выполнения программ реализации НПИ на РС МКС на период 2007–2009 гг.», ГК /07 от Договор между «ОАО РКК «Энергия» и ИМБП РАН на создание научно-технической продукции от 16 мая 2008 г. «Разработка и поставка НА «Укладка «Шторка защитная» для реализации КЭ «Матрешка-Р» Головной организацией по постановке КЭ и разработке НА Укладка «Шторка защитная» является ИМБП РАН Сопостановщик КЭ – «Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. акад. С.П. Королева».

5 5 Идея эксперимента Масса дополнительной локальной защиты 100 кг -- из НЗ СЛГ

6 6 Технические характеристики «Салфеток влажных» и «Полотенец влажных» Салфетка 7.0 х 7.0 х 1.5 см 95 г 1.3 г/см 3 Массовая плотность 1.3 x 1.5=1.95 г/см 2 4 слоя = 7.8 г/см 2 Полотенце 13.5 х 9.0 х 2.0 см 220 г 0.9 g/cm 3 Массовая плотность 0.9 x 2.0=1.80 г/см 2 4 слоя – 7.2 г/см 2

7 7 Исторический ракурс дополнительной защиты на МКС Спальное место космонавта НАСА в Лабораторном модуле (полиэтилен высокого давления), TESS 2001 Полиэтиленовые «кирпичи» в каюте СМ, 2002

8 8 Спальный мешок астронавта, наполненный водой, толщина 5.2 см, 2004 «Водяное» одеяло НАСА, толщина 15 см, 2004

9 9 Ослабление дозы космической радиации различными материалами Защита от галактического космического излучения Защита от протонов радиационного пояса на орбите МКС

10 10 Экспериментальные данные по использованию локальной защиты Штатный дозиметр «Р-16»: есть пластиковый экран 3 г/см 2.

11 11 Ослабление дозы в шаровом фантоме В фантом вставлены пеналы Стенка каюты

12 12 Параллельный луч Al стенка Слой воды Область для расчета потока = 40 cm Моделирование ослабления дозы в простой геометрии (T.Sato et. al, JAERI, Japan) Спектр частиц Моделирование по программе PHITS Коэффициенты пересчета от потока к дозе Эффективная доза 50 см Ширина = 4 м t = 0, 5, 10, 15 cm t =1.2 g/cm 2 Ширина = 4 м Пустота Полупространство

13 13 % снижения дозы как результат использования локальной защиты TEPC Measurements on STS-81 (51.6 x 390 km) with Poly spheres

14 14 Уточненная оценка снижения дозы в модели отсека МКС

15 15 Рассчитанные мощности эквивалентной дозы в зависимости от толщины защиты: H LET – эквивалентная доза, рассчитанная из спектра ЛПЭ; H y - эквивалентная доза, рассчитанная из спектра линейной энергии; H E – эффективная доза; H skin – эквивалентная доза на кожу; H RBM - эквивалентная доза на красный костный мозг.

16 16 Ожидаемая эффективность локальной защиты от слоя воды 5 г/см 2 Слой водной защиты 5 г/см 2 при нахождении космонавта в отсеке 100% времени дополнительно снижает эффективную дозу на 14%, Полагая, что космонавт находится в своей каюте 8 часов в сутки, эффективная доза за весь полет, определяющая радиобиологический эффект воздействия космической радиации, уменьшается примерно на 5 %

17 17 «Примерка» «Укладки-шторки» в наземном макете СМ МКС в РГНИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина

18 18 Реализация идеи: три накопителя на стенке каюты

19 19 Улучшенный дизайн «Укладки-шторки»

20 20 Последовательность монтажа в каюте

21 21 Аппаратура для исследования защитного эффекта Сборки «ИД-3 МКС» -12 штук, доставляется в составе «Укладки-шторки» Штатный дозиметр «Пилле-МКС» Штатный дозиметр «Люлин-МКС») «Пузырьковые детекторы» космического эксперимента «Матрешка-Р»

22 22 Общий вид «Укладки шторки» в плоскости изделия и в плоскости каюты

23 23 Конфигурация укладки в рабочем положении с обеспечением доступа к иллюминатору

24 24 Оснащение Укладки-шторки дозиметрами

25 25 Вид сзади в плоскости изделия Доступ к иллюминатору в плоскости каюты

26 26 Заключительные замечания ПРЕИМУЩЕСТВА МЕТОДА Вся доставленная масс идет в зачет запаса СЛГ; Удобство складирования, учета и использования СЛГ Ожидаемое снижение дозы за счет «Укладки-шторки» (4 слоя СЛГ) – 15%

27 27 Для справки. Космическая радиация: дозы и дозовые пределы Период экспонированияДоза, мЗв Фоновая доза на поверхности Земли за сутки Доза на борту космической станции за сутки 0.5 Доза за год в космическом полете = 0.5x Основной дозовый предел за 1 год полета 500 Дозовый предел за 1 год для персонала группы А на Земле (в среднем за 5 лет) 20 Эффективная доза за рентгеновский снимок грудной клетки 0.1 Профессиональный предел дозы, космонавта/персонала группы А 1000

28 28 Авторский коллектив по проекту ИМБП РАН Е.Н. Ярманова Т.А. Бондарева В.А. Шуршаков А.Г. Никоноров Р.В. Толочек РКК «Энергия» И.В. Николаев Ю.Б. Росляков А.Ю. Мацкевич