Cтраница 2
Из соотношений ( 6) следует, что два расположенных рядом датчика конвекции можно использовать для измерения некоторых компонент квазистатических составляющих векторов микроускорения и углового ускорения. [16]
Показания датчика конвекции при типичных микроускорениях на борту спутника допускают простую интерпретацию - они пропорциональны линейным комбинациям квазистатических составляющих в векторных компонентах линейного микроускорения и углового ускорения. Используя комбинации показаний двух ( четырех) датчиков, можно получить низкочастотные двух-компонентные ( трехкомпонентные) акселерометр и датчик углового ускорения. Такие конвективные измерительные приборы могут применяться для мониторинга микрогравитационной обстановки на борту спутника. [17]
Удобство расчета квазистатической составляющей микроускорения по формуле ( 1) на основании информации о вращательном движении спутника состоит в том, что, во-первых, эта составляющая представляется гладкой функцией времени, во-вторых, наряду с микроускорением определяются еще и угловая скорость и угловое ускорение спутника, знать которые часто бывает необходимо при интерпретации результатов экспериментов с гравитационно-чувствительными системами. [18]
Сама микрогравитационная обстановка на борту КА, где проводятся любые работы, представляет собой целый спектр естественных внешних воздействий, среди которых следует разделять влияние низкочастотных ( менее 0 01 Гц) остаточных и вибрационных ( с частотами более 0 01 Гц) микроускорений. Для получения положительных результатов при выращивании кристаллов необходимо минимизировать естественные внешние воздействия. [19]
В части организационных аспектов, поскольку влияние микроускорений на гравитационно-чувствительные процессы - междисциплинарная проблема, важная и для гидродинамики, и для теории тепломассопереноса, и для космического материаловедения, и для космической биологии и других наук, объединенных общностью возмущающего фактора, метрологическим и отчасти приборным обеспечением, необходимо создать единую отечественную службу, ответственную за банк данных о микроускорениях, анализ этих данных и их распространение среди заинтересованных лиц. К настоящему времени накоплен значительный объем разного рода измерительной информации, связанной с микроускорениями на ПКК Мир. [20]
Описанная выше тенденция совместного комплексного анализа экспериментальных и теоретических результатов работ по проблемам, связанным с выращиванием кристаллов, наиболее целенаправленно прослеживается в отечественных исследованиях, начиная с 1975 г. В настоящее время эта тенденция находит подтверждение и в зарубежных работах по выращиванию кристаллов, а также в формировании широкой программы исследований ESA на МКС по изучению влияния величины и направления вектора низкочастотных ( остаточных) микроускорений на конвективные течения, возникающие в жидкости при таких воздействиях. [21]
Пусть спутник представляет собой твердое тело, и точка О жестко связана с его корпусом. Микроускорением bo в точке О называется разность между напряженностью гравитационного поля в этой точке и абсолютным ускорением последней. Если в точке О закрепить пробное тело с исчезающе малой массой га, то сила реакции, действующая на это тело со стороны спутника, будет равна - rabo - Из негравитационных воздействий на спутник будем учитывать только сопротивление атмосферы. [22]
Здесь и u ( r, i) - скорость жидкости относительно полости в точке г ( ж, у, z) в момент времени i, Т - T ( r, i) и р - p ( r, i) - аналогичные значения температуры и давления, р, г /, а и / 3 - плотность и коэффициенты кинематической вязкости, температуропроводности и теплового расширения жидкости. Параметры жидкости полагаем постоянными, а векторы bo микроускорения в точке О и со угловой скорости спутника - заданными функциями времени. [23]
В последнее время в совокупности с техническими экспериментами по измерению микроускорений, проводится изучение микрогравитационной обстановки КА различных типов в расширенном диапазоне частот - от остаточных микроускорений ( частоты менее 0 1 - т - 0 01 Гц), определяемых по показаниям датчиков угловых скоростей, до высокочастотных вибраций. [24]
В части организационных аспектов, поскольку влияние микроускорений на гравитационно-чувствительные процессы - междисциплинарная проблема, важная и для гидродинамики, и для теории тепломассопереноса, и для космического материаловедения, и для космической биологии и других наук, объединенных общностью возмущающего фактора, метрологическим и отчасти приборным обеспечением, необходимо создать единую отечественную службу, ответственную за банк данных о микроускорениях, анализ этих данных и их распространение среди заинтересованных лиц. К настоящему времени накоплен значительный объем разного рода измерительной информации, связанной с микроускорениями на ПКК Мир. [25]
Для многих процессов теоретически и экспериментально установлена предварительная величина порога гравитационной чувствительности. Так, для выращивания различных кристаллов она составляет 10 - 6 Ч - 10 - 7go, для растений 10 - 3 Ч - 10 - 4go - Необходимо продолжать исследования гравитационной чувствительности различных систем, в том числе в зависимости от вида микроускорений ( разделение вклада остаточных ускорений и вибраций), с анализом воздействий в различных диапазонах частот и амплитуд. [26]
Отметим, что за последнее десятилетие удельный вес экспериментов по выращиванию кристаллов полупроводников несколько снижается по сравнению с другими направлениями, однако это происходит на фоне общего спада активности космических исследований в России, и в настоящее время статистическая обработка не позволяет выделить основную причину этой тенденции. Более глубокий анализ информации, в том числе и имеющейся в БД ИАС, дает возможность сделать вывод, что такой причиной прежде всего должен быть обнаруженный еще в 1975 г. и все более подтверждаемый в последние годы факт, что снижение низкочастотных ( остаточных) микроускорений даже до уровня g - 10 - 6 - т - W-7 go не устраняет макроскопическую неоднородность распределения компонентов ( и примесей) в кристаллах. Этот вывод находит подтверждение в усилении относительной роли как экспериментальных, так и теоретических исследований не только влияния невесомости на процессы выращивания кристаллов, но изучения количественной зависимости явлений тепло-массопереноса в жидкой фазе от величины и направления микроускорений, действующих на борту КА. [27]
На примере датчика конвекции будет показано, что влияние микроускорений на гравитационно-чувствительную систему определяется частотными свойствами микроускорений и системы. В типичных условиях орбитального полета датчик ведет себя как линейный фильтр низких частот, и его показания допускают простую интерпретацию. Комбинируя показания нескольких одинаковых датчиков, расположенных компактно и ориентированных определенным образом, можно измерить низкочастотные составляющие в угловом ускорении спутника и линейном микроускорении в месте расположения датчиков. [28]
Отметим, что за последнее десятилетие удельный вес экспериментов по выращиванию кристаллов полупроводников несколько снижается по сравнению с другими направлениями, однако это происходит на фоне общего спада активности космических исследований в России, и в настоящее время статистическая обработка не позволяет выделить основную причину этой тенденции. Более глубокий анализ информации, в том числе и имеющейся в БД ИАС, дает возможность сделать вывод, что такой причиной прежде всего должен быть обнаруженный еще в 1975 г. и все более подтверждаемый в последние годы факт, что снижение низкочастотных ( остаточных) микроускорений даже до уровня g - 10 - 6 - т - W-7 go не устраняет макроскопическую неоднородность распределения компонентов ( и примесей) в кристаллах. Этот вывод находит подтверждение в усилении относительной роли как экспериментальных, так и теоретических исследований не только влияния невесомости на процессы выращивания кристаллов, но изучения количественной зависимости явлений тепло-массопереноса в жидкой фазе от величины и направления микроускорений, действующих на борту КА. [29]
Советскими и российскими учеными за 30 лет проведено свыше 1000 экспериментов. Разработано разнообразное специальное оборудование, создан ряд уникальных печей. Выявлено важное влияние микроускорений в технологическом процессе. Разработаны оригинальные системы для их демпфирования. Практически появилась и развивается новая область науки - механика невесомости. Вместе с тем остается много проблем, для решения которых необходимо обобщить и критически сопоставить полученные экспериментальные и теоретические данные. Без такого обобщения планирование дальнейших исследований неэффективно и экономически не оправдано, а выдача рекомендаций по целенаправленному получению материалов в невесомости невозможна. [30]