BIOPAN
BIOPAN — программа Европейского космического агентства (ЕКА), в рамках которой проводятся мультидисциплинарные астробиологические, радиобиологические и материаловедческие исследования в условиях открытого космоса. Проект предусматривает размещение научной аппаратуры на внешней поверхности спускаемых аппаратов российских биоспутников серии «Фотон». Основная задача программы — изучение воздействия факторов космического полета (солнечного и галактического излучения, глубокого вакуума, микрогравитации и экстремальных температур) на биологические образцы и различные материалы[1][2].
История и разработка
Программа была инициирована в начале 1990-х годов после заключения контракта между ЕКА и немецкой компанией Kayser-Threde в партнерстве с итальянской фирмой Kayser Italia. Конструкторские решения базировались на опыте эксплуатации более простого российского аналога — Контейнера научной аппаратуры (КНА). Первый полет установки BIOPAN состоялся в 1992 году на борту аппарата «Фотон-8». За время существования программы было создано несколько модификаций оборудования (BIOPAN-1 — BIOPAN-5), каждая из которых совершенствовалась с учетом полученных ранее научных данных[1][2].
Конструкция и технические особенности
Установка BIOPAN представляет собой герметичный контейнер, закрепленный на корпусе спускаемого модуля и выступающий за пределы его теплозащитного экрана и экранно-вакуумной теплоизоляции. Ключевым элементом конструкции является откидная крышка с электромеханическим приводом. После вывода космического аппарата на целевую орбиту крышка раскрывается на 180 градусов, открывая доступ к экспериментальным образцам. Это позволяет подвергнуть исследуемые материалы прямому воздействию солнечного ветра и космической радиации. Перед входом в плотные слои атмосферы крышка герметично закрывается, обеспечивая сохранность образцов при высоких температурах, возникающих в процессе аэродинамического торможения.
Значительная часть общей массы установки (около 27 кг) приходится на абляционную теплозащиту (примерно 12 кг), спроектированную специально для защиты содержимого от перегрева[3]. Внутри контейнера размещены следующие системы сбора данных:
- термодатчики;
- УФ-сенсоры;
- Радиометр;
- датчики давления;
- активные дозиметры излучения.
Вся телеметрическая информация регистрируется бортовой электроникой в течение всего полета и сохраняется в энергонезависимой памяти. Электронный модуль включает плату сбора сигналов, микроконтроллер с полетным программным обеспечением, плату хранения данных и интерфейс для наземного оборудования поддержки (EGSE)[1][2].
Научная программа
В рамках миссий BIOPAN проводятся эксперименты, требующие одновременного или раздельного воздействия факторов космической среды. Для астробиологических исследований образцы (споры бактерий, Лишайники, компоненты клеточных мембран) размещаются в открытых или экранированных ячейках, что позволяет изучать их выживаемость и мутационные изменения под влиянием жесткого излучения. Материаловедческие эксперименты направлены на анализ деградации полимеров и композитов. Возможность стабилизации температурного режима некоторых образцов (с помощью нагревательных элементов или пассивной изоляции) позволяет отделить эффекты, вызванные радиацией, от термических воздействий. Данные, полученные в ходе программы, вносят вклад в понимание пределов выживаемости земных организмов в условиях, моделирующих марсианский или лунный грунт, а также используются для разработки систем радиационной защиты будущих пилотируемых кораблей. Всего было проведено 7 миссий[1][2].