МКС забрызгало грязью

С увеличением срока службы космических аппаратов выяснилось, что их внешние поверхности загрязняются осадком неизвестного происхождения. Эта проблема особенно актуальна для международной космической станции (МКС). Следует отметить, что поверхность станции загрязнена только с определенной стороны. Создается впечатление, что пыль движется потоком, направленным относительно станции. Такое загрязнение не создает проблем в земных условиях, но в космосе оно приводит к перегреву загрязненных поверхностей, термической деформации и многим другим проблемам, приводящим к нарушению герметичности и поломке космических аппаратов.

Мелкие частицы, движущиеся с космической скоростью, способны взаимодействовать с алюминиевыми корпусами модулей станции и другими конструктивными элементами. В алюминиевых сплавах под воздействием частиц высокой энергии происходят процессы кристаллизации и перераспределения легирующих добавок вдоль граней кристаллов, что приводит к ухудшению прочностных характеристик материала. Кроме того, высокоэнергетические дисперсные частицы могут проникать в поверхностные слои металла, что также изменяет характеристики материалов космических аппаратов.

По этим причинам перед проектированием будущих космических полетов важно исследовать этот процесс, установить происхождение пыли и изучить ее воздействие на конструкционные материалы.

Было решено снять и доставить на Землю хлопчатобумажный сверток ткани, размещенный космонавтами на внешней поверхности МКС. Изученный сверток ткани был закреплен Юрием Лончаковым и американским астронавтом Майклом Финке на кронштейне 2312 во время сеанса ВКД. Он был установлен 10 марта 2009 года, демонтирован космонавтами 15 мая 2019 года, помещен в пакет с застежкой типа «Zip-Lock» в условиях атмосферы космической станции и доставлен на Землю в сентябре 2019 года. Таким образом, время его пребывания в открытом космосе составило более 10 лет.

Чтобы определить элементный состав ткани свертка, два фрагмента (один чистый и один загрязненный) были переданы в Лабораторию нейтронной физики им. И. М. Франка ОИЯИ (ЛНФ ОИЯИ). Содержание элементов в фрагментах было определено методом нейтронного активационного анализа (НАА) на установке РЕГАТА реактора ИБР-2. Используя НАА, удалось определить содержание 39 элементов в загрязненном фрагменте свертка ткани и 19 элементов в чистом фрагменте.

Существует несколько возможных источников элементов, осажденных на полотенце. Одним из важных источников можно считать частицы пыли, образующиеся при падении метеоритов, астероидов или комет. Ученые смогли подтвердить космическое происхождение магния, кремния, железа, урана и тория.

Поскольку МКС в основном построена из алюминия, а трубопроводы изготовлены из коррозиестойких сталей и титановых сплавов, станцию можно считать основным источником данных элементов.

Помимо космических тел и самой МКС, еще одним источником осаждения элементов на свертке можно считать частицы, выбрасываемые с Земли, например, вулканический пепел. Вулканический пепел можно считать важным источником Ba, Zr, Re, Sr, Rb и редкоземельных элементов...