Рис. 169. Ящик для инструментов и типичные инструменты космонавтов
Станция «Скайлэб» предоставляет возможность изучения влияния условий космического полета на материалы и технологические процессы. Станция «Скайлэб» может также быть использована как платформа для изучения условий среды как внутри, так и за пределами космического аппарата. Ряд экспериментов на станции «Скайлэб» позволит получить сведения о выполнении некоторых технических и технологических операций в условиях космического полета; эти сведения будут очень важны при создании в будущем космических орбитальных станций и аппаратов. Таким образом, осуществление программы «Скайлэб» позволит существенно расширить наши знания о том, как человек действует в космосе, какие инструменты ему необходимы для выполнения своих задач, какое влияние он оказывает на окружающий космос, и как можно обрабатывать материалы в космосе.
Технические эксперименты на орбитальной станции «Скайлэб» можно разделить на ряд категорий, о которых будет сказано ниже.
А. Инструменты космонавтов
Рис. 169. Ящик для инструментов и типичные инструменты космонавтов |
Кроме средств обеспечения экспериментов, космонавты будут располагать на борту станции «Скайлэб» разнообразным набором инструментов, источников электропитания и другого вспомогательного оборудования (рис. 169), включая рабочие комплекты инструментов, ремонтные комплекты, фиксаторы и др. На борту станции имеются хранилище для пленок, оборудование и материалы для фотографирования, телевизионные камеры. Два комплекта инструментов размещены и хранятся в стандартных инструментальных ящиках. В набор инструментов входят стандартные муфты, гаечные ключи, отвертки и различные насадки для обработки отверстий. Имеются также тиски, крестообразные рукоятки, рукоятка с храповым механизмом для торцевых ключей, рукоятки для ускоренного вращения инструмента, рихтовочное приспособление и другие ручные инструменты.
 Рис. 170. Хранилище для кассет с пленкой: 1 — отделение № 3; 2 — отделение № 2; 3 — ограничитель; 4 — отделение № 1; 5 — ящики для пленок; 6 — дверная петля; 7 — дверца хранилища; 8 — рама хранилища |
Ремонтный комплект инструментов также хранится в стандартном инструментальном ящике. Этот набор содержит ремонтные накладки из специального пластыря необходимых типов и размеров для устранения утечек в элементах конструкции. В комплекте имеются также плоские накладки, тефлоновая лента, замазка, зажимы, струбцины, ножницы и лента для ремонта повреждений в воздухопроводах.
Другой набор включает масштабные линейки, стальную рулетку, измеритель уровня звукового давления, анализатор частот, два цифровых термометра для измерения температуры поверхности, три термометра для измерения температуры среды и прибор для измерения скорости течения воздуха.
На борту станции имеется комплект фотокамер и телевизионные камеры. Существует специальное хранилище, где пленки надежно защищены от излучения (рис. 170). Имеются также фотолампы, кабели для передачи энергии и сигналов, универсальные подвижные переносные фиксаторы и крепежные отверстия на элементах станции. Кинокамеры, предназначенные для использования внутри станции «Скайлэб», включают 16-миллиметровую камеру для регистрации экспериментальной информации (скорость кадров: 2, 4, 6, 12 и 24 кадра в секунду, время экспозиции от 1/60 до 1/1000 с), а также малошумные 35— и 70-миллиметровые стационарные камеры. Скорость съемки, разрешающая способность и поле зрения камеры зависят от типа пленки и объектива.
Б. Исследование свойств материалов в космосе
Условия невесомости, существующие на станции «Скайлэб», делают возможным технологические операции по обработке материалов, которые были бы невозможны или сопряжены с большими трудностями на Земле. Плавление и смешивание без загрязняющего влияния стенок, исключение конвекции и плавучести в жидкостях и расплавленном материале, контроль раковин, возможность использовать электростатические и магнитные силы, практически не проявляющие себя в земных условиях, открывают путь к новым знаниям о свойствах материалов, методах их обработки и к получению новых ценных материалов для использования на Земле. К числу таких материалов можно отнести композиционные конструкционные материалы со специальными физическими свойствами или большие высококачественные кристаллы с ценными полупроводниковыми или оптическими свойствами. Кроме того, можно будет оценить возможность использования электронно-лучевой термосварки в условиях невесомости.
Практический опыт решения принципиальных проблем организации на станции «Скайлэб» этих экспериментов и опыт разработки оборудования для них оказался очень ценным в проектировании оборудования по программе создания будущей воздушно-космической системы многоразового использования «Спейс Шаттл». Окончательный проект оборудования для таких систем будет основан на оценке результатов осуществления программы «Скайлэб».
Эксперимент М479.
Исследование воспламеняемости материалов в условиях невесомости.
Руководитель эксперимента Дж. Г. Кимзей.
Цель эксперимента.
 Рис. 171. Эксперимент M512. Установка для проведения технологических операций: 1 - контейнер с образцами для исследования материалов на воспламеняемость (эксперимент М479); 2 - клапан на емкости с водой; 3 - клапан на распылителе воды; 4 - клапан на трубопроводе подачи воздуха в камеру; 5 - панель управления; 6 - контейнер с материалами для операций по плавке металлов (эксперимент М551) и по получению сферических отливок (эксперимент М553); 7 - контейнер с материалами для получения композиционных материалов (эксперимент М554); 8 - батарея питания; 9 - панель регуляторов батареи; 10 - электронно-лучевая пушка; 11 - контейнер с материалами для операций по выращиванию монокристаллов; 12 - главная рабочая камера; 13 - контейнер с материалами для экзотермической пайки (эксперимент М515); 14 - разъем для подключения вакуумной установки: 15 - клапан системы промывки |
Получение фотографической информации о воспламеняемости различных материалов в условиях невесомости. Производится поджигание материалов в контролируемых условиях с тем, чтобы определить степень распространения пламени, опасность возгорания близлежащих материалов, поверхностное или объемное распространение пламени при отсутствии гравитационной конвекции, свойства самогашения, исследование тушения путем стравливания воздуха и распыления воды. Камера для проведения этого эксперимента и средства управления им предусмотрены в эксперименте М512 (рис. 171). Камера выполнена из нержавеющей стали с низкой излучательной способностью внутренней поверхности (рис. 172). Большое отверстие на одном конце камеры позволяет устанавливать внутри воспламенитель. Через соединенные с камерой трубопроводы может осуществляться выпуск дыма и продуктов сгорания в открытый космос или сообщение ее с атмосферой станции для выравнивания давления и возможности вскрытия камеры. Частички твердого пепла удаляются из камеры с помощью пылесоса, оснащенного фильтром-ловушкой. Камера снабжена также устройством для распыления воды с целью оценки эффективности тушения пламени таким способом. Комплекты для воспламенения помещаются в отдельном контейнере, который служит как средство защиты и как место хранения использованных комплектов. Ход эксперимента фотографируется, отснятая пленка возвращается на Землю для анализа. Устные комментарии о протекании эксперимента космонавты записывают на магнитную ленту.
Эксперимент М512.
Технологические операции в условиях невесомости (рис. 173).
Руководитель эксперимента П. Дж. Паркс.
Цель эксперимента.
Эксперимент предусматривает выполнение фундаментальных исследований относительно влияния невесомости на процессы в расплавленных металлах. В земных условиях различия в плотности, обусловленные неоднородностью поля температур в расплаве приводят к гравитационной конвекции. Во многих случаях на Земле это является большим недостатком. В условиях невесомости эта свободная конвекция будет отсутствовать.
 Рис. 172. Эксперимент М479. Исследование воспламеняемости материалов в условиях невесомости: 1 — электрический кабель; 2 — державка Рис. 173. Эксперимент М512. Пульт управления и электронно-лучевая пушка: 1 — пульт управления; 2 — образцы для плавления; 3 — электронно-лучевая пушка |
Другой эффект гравитации, который удается устранить в космосе, это разделение материалов с различной плотностью при получении композитов. Можно получать материалы с превосходными характеристиками, если бы удалось добиться равномерной смеси веществ с различными плотностями. В земных условиях волокна или частицы, введенные в расплав, будут либо всплывать, либо оседать, если их плотность будет отличаться от плотности матрицы. В условиях орбитального полета такого явления не произойдет.
Технологические операции обработки материалов и ряд других экспериментов в космосе будут осуществляться с помощью оборудования М512. Это оборудование, смонтированное в причальной; конструкции, состоит из вакуумной рабочей камеры с соответствующими механическими и электрическими средствами регулирования, электронно-лучевой пушки (рис. 174) и пульта управления. Вакуумная камера представляет собой сферу диаметром 40 см с люком, имеющим шарнирно подвешенную крышку. Камера может сообщаться с открытым космосом через трубопровод диаметром 10 см, снабженный клапаном с задвижкой.
Электронно-лучевая пушка крепится к сфере таким образом, что луч пересекает сферу по диаметру параллельно плоскости отверстия люка.
В камере имеются два встроенных цилиндрических нагревателя, используемых в эксперименте М555. На общей наружной головке нагревателей установлен электроразъем для подвода питания и соединения с пультом управления. Результаты эксперимента регистрируются с помощью 16-миллиметровой кинокамеры. Во время некоторых операций в эксперименте М479 используется подсистема для распыления воды в камере.
 Рис. 174. Вакуумная камера с электроннолучевой пушкой для проведения технологических экспериментов: 1 — оборудование; 2 — электрический кабель; 3 — диск с державками; 4 — державки с образцами для получения сферических отливок; 5 — рабочая камера; 6 — электронно-лучевая пушка |
Электронно-лучевая пушка действует при напряжении 20 кВ и силе тока 80 мА. Управление фокусирующей и отклоняющей катушками осуществляются с пульта управления, при этом регулируется размер сечения и положение луча на испытываемых образцах.
На пульте управления имеются регуляторы и индикаторы для управления экспериментом, в том числе индикатор датчика давления в вакуумной камере, вольтметр и амперметр для индикации параметров электронно-лучевой пушки и индикатор термопарного датчика температуры.
В функции экипажа будет входить установка специальной аппаратуры и образцов для каждого эксперимента в камере, управление экспериментом с пульта, наблюдение за ходом экспериментов через специальные окна, регистрация информации и демонтаж оборудования после выполнения эксперимента.
Полученные экспериментальные данные будут содержаться в образцах, в возвращаемой на Землю части оборудования, на кинопленке, отснятой при выполнении двух экспериментов с электронной пушкой и в эксперименте М479, а также в комментариях членов экипажа, занятых проведением эксперимента.
Возвращенные на Землю образцы будут изучены и будет проведено их сравнение с контрольными образцами, полученными при выполнении таких же экспериментов в земных условиях.
Данный эксперимент включает следующие четыре операции.
1. М551. Плавка металлов. Предусматривает исследование течения расплавов. Образцы металла плавятся с помощью электронно-лучевой пушки и фотографируются. Анализ образцов осуществляется по возвращении на Землю.
Руководитель эксперимента Р. М. Пурмен.
2. М552. Экзотермическая пайка. Предусматривается пайка трубок из нержавеющей стали при монтаже и ремонте в космосе. Предусматривается также изучение течения и капиллярного действия расплавленного материала при использовании в качестве источника нагревания экзотермической смеси. Демонстрируется возможность экзотермических реакций при пайке в космосе.
Руководитель эксперимента Дж. Уильямс.
3. М553. Получение сферических отливок. Предусматривается получение сферических отливок диаметром б мм из расплавленных образцов металлов под действием силы поверхностного натяжения в условиях невесомости. Оценка сферических отливок будет производиться на Земле.
Руководитель эксперимента
Э. А. Хейземейер.
4. М555. Выращивание кристаллов арсенида галлия. Предусматривается выращивание монокристаллов арсенида галлия, отличающихся чрезвычайно высокой химической чистотой и совершенством. Арсенид галлия растворяется в жидком галлии на горячем конце (750°С) кварцевой трубки; кристаллы формируются на затравочном кристалле на холодном (550°С) конце трубки. Трубка вскрывается для анализа после возвращения на Землю.
Руководитель эксперимента д-р М. Рубинштейн.
Эксперимент М518.
Использование электропечи многоцелевого назначения (рис. 175).
Технический руководитель проекта Артур Безе.
Цель эксперимента.
Исследование средств проведения экспериментов по затвердеванию, росту кристаллов, получению композиционных сплавов, исследованию прочностных характеристик сплавов и изучению термических процессов, приводящих к изменению свойств материалов в условиях невесомости.
Система состоит из трех основных элементов: печи многоцелевого назначения, блока управления и 33 патронов (для 11 серий экспериментов). Печь имеет три полости, куда помещаются образцы, так что одновременно может проводиться эксперимент с тремя образцами (патронами). Печь спроектирована таким образом, что в пределах каждой полости обеспечиваются три различные температурные зоны:
1. Зона с постоянной высокой температурой на конце полости, где температура достигает 1000°С.
2. Градиентная зона, где могут создаваться градиенты температур от 20 до 200° на сантиметр.
3. Холодная зона, в которой тепло (подводимое к образцам) отводится из системы по специальному теплопроводу.
 Рис. 175. Многоцелевая электрическая печь и панель управления |
Блок управления обеспечивает регулирование температуры печи и может быть настроен на любой заданный температурный режим в пределах от 0 до 1000° С. Два реле времени позволяют космонавтам программировать длительность задаваемого температурного режима и устанавливать затем скорость охлаждения печи. Патрон заключает в себе образец материала, распределение температуры в образце обеспечивается тепловыми свойствами конструкции патрона. После установки образцов в печи и включения системы электропечь будет работать автоматически до полного выключения системы.
Одиннадцать серий экспериментов запланированы для системы М518, цели этих экспериментов таковы:
М556. Парообразование соединений элементов IV-VI групп периодической системы, обычно являющихся полупроводниками. Предусматривается определение степени улучшения, которая может быть достигнута в отношении повышения качества и химической гомогенности кристаллов, полученных осаждением из паровой фазы в условиях невесомости. Руководитель эксперимента д-р Г. Видемайер.
М557. Получение сплавов несмешиваемых компонент. Предусматривается определение влияния невесомости на технологические процессы с композитными материалами, у которых в земных условиях обычно наблюдается разделение фаз из-за различия плотностей. Руководитель эксперимента Дж. Регер.
М558. Диффузия радиоактивного индикатора примесей. Предусматривается изучение диффузии примесей и самодиффузии в жидких металлах в невесомости, а также возможного влияния на эти процессы ускорений космического объекта. Руководитель эксперимента д-р Т. Уканва.
М559. Микросегрегация в германии. Предусматривается определение степени микросегрегации присадочных примесей в германии (добавляемых для его активации) под воздействием направленной кристаллизации без конвекции в условиях невесомости. Руководитель эксперимента д-р Ф. Падовани.
М560. Рост сферических кристаллов. Выращивание химически однородных кристаллов германия совершенной структуры с легирующими примесями; сравнение свойств этих кристаллов с теоретическими свойствами идеальных кристаллов. Руководитель эксперимента д-р Г. Волтер.
М561. Композиты, армированные нитевидными кристаллами. Предусматривается получение бездефектных образцов композиционных материалов на основе серебра и алюминия, армированных однонаправленными нитевидными кристаллами карбида кремния. Руководитель эксперимента д-р Т. Кавада.
М562. Выращивание кристаллов антимонида индия. Предусматривается выращивание химически однородных кристаллов полупроводников совершенной структуры с легирующими примесями, изучение влияния невесомости на процесс выращивания. Руководитель эксперимента д-р Г. Гатос.
М563. Рост кристаллов в смеси элементов III-V групп периодической системы. Предусматривается изучение влияния невесомости на направленность структуры бинарных полупроводниковых сплавов, исследование влияния состава сплава на полупроводниковые характеристики монокристаллов, если таковые удастся получить. Руководитель эксперимента д-р В. Вилкокс.
М564. Исследование галлоидных эвтектик.
Предусматривается получить эвтектику волокнистой структуры изохлорида и фторида натрия и измерить ее физические свойства (особый интерес представляют оптические свойства). Руководитель эксперимента д-р А. Йу.
М565. Исследование серебряной решетки, расплавленной в космосе. Предусматривается исследовать изменение размеров и формы ячеек в сетках из тонкой серебряной проволоки, расплавленной и затвердевающей в невесомости. Руководитель эксперимента д-р А. Дерютер.
М566. Исследование медно-алюминиевой эвтектики. Предусматривается изучение влияния невесомости на образование слоистых структур в эвтектических сплавах при направленной кристаллизации.
Руководитель эксперимента Э. Хейзмейер.
В. Изучение систем в условиях невесомости
Эксперименты по изучению работы систем в условиях невесомости были отобраны с тем, чтобы получить техническую информацию о способностях человека работать в условиях невесомости и оценить качества устройств, разработанных для увеличения подвижности и работоспособности космонавта в таких условиях. Эти исследования обеспечивают осуществление целей, предусмотренных программой «Скайлэб» по развитию и улучшению способности человека жить и выполнять полезную работу в космосе. Будут проведены оценки способности экипажа выполнять в условиях невесомости операции, требующие грубых и тонких манипуляций. Намечается проведение ряда измерений для определения влияния условий продолжительной невесомости на способность человека повторять выполнение одних и тех же операций квалифицированно и своевременно. Будут проведены точные измерения возмущений орбитальной станции, вызванных перемещениями экипажа. Эти результаты очень важны для определения допустимых (для членов экипажа) движений во время проведения экспериментов, требующих низких уровней ускорения (10-4— 10-5g) или выдерживания ориентации с высокой точностью, а также для проектирования систем стабилизации и ориентации будущих космических аппаратов. Эксперименты позволят оценить также эксплуатационные возможности индивидуальных средств перемещения космонавтов в космосе. Полученные сведения будут использоваться при составлении программ работ космонавтов при выходе в открытый космос, например, в будущем при сборке больших космических сооружений, осмотре и техническом обслуживании, ремонте, очистке, выполнении спасательных операций, переносе на борт станции образцов и носителей информации и т. д. Во время полета будет произведена оценка нескольких средств передвижения космонавтов в космосе и средств, облегчающих труд космонавтов.
Эксперимент М487.
Оценка условий для работы и отдыха космонавтов.
Руководитель эксперимента С. Джонсон.
Цель эксперимента.
Эксперимент предусматривает оценку условий работы и отдыха космонавтов, обеспечивающих требуемый комфорт, безопасность и нормальную работоспособность экипажа. Оборудование, процедуры и конструкции, созданные для этих целей на основе «земного» опыта и опыта первых орбитальных полетов, могут потребовать изменений. Для оценки этого необходимо собрать данные, касающиеся ряда технических аспектов разработки и эксплуатации подобных систем. К ним относятся такие вопросы, как: физические параметры среды на станции (температура, влажность, освещенность, шум); архитектура (объем и планировка бытовых и лабораторных помещений); средства, облегчающие перемещение и фиксацию тела космонавта (около рабочего места и в спальных кабинах); питание и водоснабжение (хранение, приготовление, качество); одежда (удобство, износостойкость, покрой); личная гигиена (гигиена тела, ежедневный туалет, сбор и удаление отходов жизнедеятельности); уход за помещениями (уборка, удаление отходов); организация досуга (принадлежности для физических упражнений, индивидуальные и групповые средства для развлечения, необходимость в уединении); средства связи.
 Рис. 176. Эксперимент М509. Ранцевая установка для перемещения космонавтов в открытом космосе |
Аппаратура, используемая при проведении этого эксперимента, включает портативный цифровой термометр для измерения температуры поверхности, измеритель уровня звукового давления, частотный анализатор, измеритель скорости воздуха, мерную линейку (рулетку), термометры для измерения температуры среды. Могут использоваться кинокамеры, осветительные лампы и магнитофоны, предназначенные для других экспериментов. Информация будет регистрироваться на кинопленках и магнитофонных лентах. Оценка собранной информации будет проводиться на Земле после возвращения.
Эксперимент М509.
Испытания ранцевой установки для перемещения в космосе. (рис. 176, 177).
Руководитель эксперимента майор С. Э. Уитсетт.
Цель эксперимента.
Эксперимент предусматривает испытание способов управления ранцевой установкой для перемещения в открытом космосе при выполнении ряда операций, типичных для работы космонавтов. Использование активных систем управления перемещением является необходимым элементом при выполнении спасательных операций, проведении осмотров и ремонте космических летательных аппаратов в полете, доставке экипажей и грузов, развертывании (монтаже) на орбите сложных космических сооружений.
 Рис. 177. Отработка системы ручного управления ранцевой установки |
Расширение маневренных возможностей космонавтов снижает усталость и напряжение и сокращает время, требуемое для выполнения операций в открытом космосе. Ранцевая установка существенно расширяет подвижность космонавта в скафандре, обеспечивает управление ориентацией и стабилизацией тела космонавта в пространстве.
В эксперименте М509 будут исследованы две реактивные установки для управления перемещениями космонавтов в условиях невесомости. Первая установка — ранцевая, она крепится на спине и является устройством с ручным управлением, обеспечивающим автоматическую стабилизацию. Другая установка — малая, ручная.
Ранец, обслуживающий оба приспособления, содержит заряжаемый или сменный баллон со сжатым азотом, который создает реактивные струи в ранцевом либо ручном устройствах. Питание электросистем в ранце обеспечивается использованием сменных, либо перезаряжаемых батарей. Космонавт надевает ранец либо поверх скафандра, либо поверх рабочего комбинезона, используя подвесную систему, похожую на ту, которая используется на парашютах.
Ранцевая установка обеспечивает маневрирование по шеста степеням свободы (поступательные движения по осям х, у и z и угловые перемещения относительно этих осей), а также позволяет осуществлять рысканье и вращение с помощью 14 реактивных сопел, размещенных в разных положениях на ранце. Управление соплами осуществляется с помощью двух ручек управления, смонтированных на подлокотниках, соединенных с ранцем. Ручки управления идентичны тем, которые использовались на корабле «Аполлон».
Ручная установка представляет собой простое, небольшое устройство с ручным управлением, подобное тому, которое использовалось на корабле «Джемини». Она состоит из ручки и регуляторов для двух противоположно направленных реактивных сопел:
Ручная установка соединена коротким шлангом с азотным баком в ранце. Для изменения ориентации и поступательного перемещения космонавт направляет в нужную сторону сопла ручной установки, визуально оценивая свои положения в пространстве.
Испытания ранцевой и ручной реактивных установок для перемещения космонавта будет проводиться в помещении орбитального блока станции.
Ранцевая установка оборудована приборами для регистрации многочисленных технических и медико-биологических данных во время работы в скафандре. Эти данные будут восприниматься, собираться и передаваться от свободно перемещающегося космонавта к приемнику в орбитальном блоке. Вместе с записанным на магнитофонную пленку устным комментарием полученная информация будет передаваться на Землю. Дополнительная информация будет обеспечиваться телевидением во время полета, фото— и кино документами, а также записями в бортовом дневнике. Ожидается, что во время эксперимента М509 будет получена ценная информация о качествах систем для маневрирования космонавтов, методах эксплуатации, потребляемой энергии, возможностях и ограничениях.
Эксперимент М516.
Изучение деятельности космонавтов в условиях невесомости.
Руководитель эксперимента Р. Л. Бонд.
Цель эксперимента.
Изучение деятельности членов экипажа в течение продолжительного полета в условиях невесомости, главным образом, путем наблюдения за космонавтами при выполнении обычных операций, предусмотренных программой полета. Предусматривается получение информации, полезной при проектировании космического оборудования в будущем. Одним из требований этого эксперимента является систематическая регистрация данных, касающихся деятельности человека в течение продолжительного космического полета, получение и оценка информации об условиях пребывания экипажа на орбитальной станции, а также оценка информации, могущей служить в качестве проектных критериев при создании будущих пилотируемых космических аппаратов. Этот эксперимент не требует использования какого-либо специального оборудования, и все данные будут получены в процессе выполнения других запланированных работ. Информация будет фиксироваться на фото— и кинопленке, на магнитофонной ленте и отражаться в бортовых журналах, телевизионных репортажах и телеметрических записях.
 Рис. 178. Эксперимент Т002. Ручной секстант для измерения углов между двумя звездами: 1 — регуляторы фильтра для фиксированной линии визирования; 2 — регулятор фильтра для сканирующей линии визирования; 3 — ручка грубого управления сканированием; 4 — ручка точного управления сканированием; 5 — регулятор подсветки шкалы; 6 — регулятор подсветки сетки прибора; 7 — замок крепления окуляра; 8 — ручка управления отметкой времени; 9 — диоптрическая шкала; 10 — окуляр; 11 — тумблер включения цифрового отсчета |
Эксперимент Т002. Ручная астронавигация в космосе (рис. 178).
Руководитель эксперимента Роберт Дж. Рэндл.
Цель эксперимента.
Предусматривается изучение влияния условий продолжительного космического полета на способность космонавтов осуществлять навигационные измерения через окно бытового отсека с помощью ручных инструментов. Данные, полученные ранее на тренажерах, при полетах на самолетах и на корабле «Джемини» уже показали, что человек в условиях космического полета может проводить точные навигационные измерения, используя простые ручные инструменты. Цель этого эксперимента — определить, существенно ли влияет продолжительный космический полет на способность человека проводить такие точные измерения. Измерения будут неоднократно повторяться, чтобы определить влияние длительности пребывания космонавтов в условиях невесомости на их способность выполнять операции, требующие высокой точности оператора. В эксперименте будут использоваться ручной секстант и ручной стадиметр. Секстант, подобный применяемому летчиками, будет использоваться для измерения углов между двумя звездами и между звездой и краем лунного диска. С помощью стадиметра будет определяться высота полета орбитальной станции. Информация будет представлена в виде записей показаний секстанта и стадиметра, комментарии космонавтов будут записываться на магнитную ленту.
Эксперимент Т013.
Исследование возмущений станции под воздействием движений космонавтов.
Руководитель эксперимента Брюс А. Конвей.
Цель эксперимента.
Предусматривается определить влияние перемещений членов экипажа внутри станции на точность ее стабилизации. Многие эксперименты и астрономические исследования требуют точности ориентации станции в доли угловой секунды. Одним из наиболее существенных препятствий в достижении такой точности, возможно, является движение космонавтов внутри корабля. Для правильного расчета системы стабилизации и ориентации космических летательных аппаратов будущего нужны точные знания об эффектах подобного рода. В этом эксперименте будут точно измерены силы, с которыми действуют на аппарат тело космонавта и его конечности. Датчики движения, прикрепленные к костюму космонавта, будут регистрировать относительные движения тела, верхней и нижней частей рук и ног. Космонавт, выполняющий эксперимент, будет соединен с устройством, измеряющим силы, с которыми космонавт воздействует на станцию своими движениями. Движения конечностей и силы будут записываться на магнитную пленку, движения космонавтов будут сниматься на кинопленку.
Эксперимент Т020.
Испытания микродвигателей для перемещения в космосе, смонтированных в ботинках космонавтов (рис. 179).
Руководитель эксперимента Дональд Э. Хьюз.
Цель эксперимента.
Предусматривается оценка характеристик микродвигателей для перемещения в космосе, смонтированных в ботинках космонавтов. Эта система, освобождающая руки космонавта, представляет собой экспериментальное устройство для обеспечения перемещения в условиях невесомости. Это индивидуальное средство, работающее на сжатом холодном газе. Используется сжатый азот из баллона, предусмотренного для эксперимента М509. Космонавт, одетый либо в скафандр, либо в полетный комбинезон, будет выполнять повороты тела относительно трех взаимно перпендикулярных осей, а также поступательные перемещения в направлении ноги — голова. Баллон с сжатым азотом и батарея питания после использования заменяются. Предусматривается регистрация телеметрической информации, киносъемка и запись комментариев космонавтов на магнитную ленту.
 Рис. 179. Эксперимент Т020. Микродвигатели, смонтированные на ботинках, для перемещения космонавтов в открытом космосе |
Эксперименты на орбитальной станции «Скайлэб», связанные с изучением среды, окружающей станцию, предусматривают измерение радиации в помещениях станции и загрязнения среды вокруг нее, а также изучение влияния окружающей среды на теплозащитные покрытия.
Основным источником радиации, который встречает станция «Скайлэб» на околоземной орбите, является Южно-атлантическая аномалия — область, где радиационные пояса Ван Аллена расположены близко к Земле из-за несимметричной формы магнитного поля Земли. Кроме того, солнечные вспышки могут производить облучение протонами высокой энергии и альфа-частицами. Имеет место также непрерывное излучение от источников космических лучей. Измерение уровня радиации необходимо для предсказания дозы радиации, получаемой космонавтом в полете на околоземной орбите.
Теплозащитные покрытия с определенными свойствами поглощения и излучения используются на поверхности станции, чтобы обеспечить сохранение желаемой температуры внутри станции. К сожалению, окружающие условия, в которых эти теплозащитные покрытия находятся до и во время полета, часто изменяют их свойства, делая их менее эффективными. На станции «Скайлэб» предусмотрены два эксперимента для определения влияния окружающей среды на теплозащитные покрытия.
Облака частиц, окружающих станцию, являются загрязнением; эти загрязняющие частицы могут осаждаться на оптических поверхностях, а также могут давать фоновую засветку оптическим приборам станции. Эти частицы образуются в результате работы микродвигателей системы стабилизации, выбросов воды и мочи, а также из-за дегазации поверхности станции. В результате проведения двух экспериментов на станции «Скайлэб» предусматривается, определение загрязнения среды, окружающей станцию.
Эксперимент D008.
Измерение уровня радиации внутри станции (рис. 180).
Руководитель эксперимента капитан Эндрю Д. Гримм.
Цель эксперимента.
Предусматривается измерение дозы радиации при полете на околоземной орбите. Эти измерения важны при определении качества дозиметрического оборудования, которое будет использоваться в космосе для предсказания доз радиации на орбите Земли и при изучении биологических реакций человека на радиацию. Оборудование для этого эксперимента состоит из портативного ткане-эквивалентного дозиметра, линейной системы передачи энергии, включающей два детектора твердых частиц, которые измеряют эквивалентные уровни бомбардирующих частиц в тканях, и из. пяти пассивных дозиметров. Пассивные дозиметры и линейная система передачи энергии помещаются в специальные ячейки и остаются там в течение всего полета станции. Тканеэквивалентный дозиметр будет переноситься в различные места на станции в периоды проведения измерений. Полученные данные будут передаваться на Землю с помощью системы телеметрии, в качестве дополнительной информации будут использоваться записи в бортовом журнале о периодах выполнения замеров, а также доставляемые на Землю для анализа пассивные дозиметры.
 Рис. 180. Эксперимент D008. Аппаратура для измерения уровня радиации внутри станции: 1 — стационарный дозиметр; 2 — переносной дозиметр |
 Рис. 181. Эксперимент D024. Исследование влияния условий космического полета на теплозащитные покрытия: 1 — контейнер с образцами: 2 — образцы покрытий |
Эксперимент D024.
Исследование влияния условий космического полета на теплозащитные покрытия (рис. 181).
Руководитель эксперимента д-р Уильям Лен.
Цель эксперимента.
Устанавливаемые на внешней поверхности станции образцы теплозащитных материалов подвергаются воздействию условий космического полета. По возвращении на Землю их сравнивают с образцами, подвергнутыми аналогичному воздействию в моделирующих установках. В рамках эксперимента М415 будет исследовано также воздействие предстартовых и стартовых условий. Экспериментальное оборудование состоит из двух панелей, каждая из которых содержит 36 образцов теплозащитного покрытия (диски диаметром 2,5 см). Панели с нанесенными на них различными покрытиями будут подвергаться воздействию только окружающей космической среды. Одна панель будет снята, помещена в герметически закрываемый контейнер и затем возвращена на Землю для анализа после завершения работы в космосе первого экипажа. Другая панель возвращается на Землю после завершения второго полета.
Эксперимент М415.
Исследование стабильности свойств теплозащитных покрытий при старте и после выхода на орбиту (рис. 182).
Руководитель эксперимента Юджин К. Маккэннэн.
 Рис. 182. Эксперимент М415. Исследование стабильности свойств теплозащитных покрытий при старте и после выхода на орбиту: 1 — кабель к температурным датчикам; 2 — кожух; 3 — сбрасываемые крышки; 4 — образцы теплозащитных покрытий, монтируемые на температурных датчиках; 5 — корпус отсека оборудования; 6 — панели на корпусе отсека оборудования |
Цель эксперимента.
Исследование ухудшения теплозащитных характеристик различных материалов под влиянием внешних условий в предстартовый период, во время старта и в космическом полете. В эксперименте используются две панели, на каждой из которых установлены 12 термодатчиков, расположенных в четыре ряда (по три в каждом ряду) на внешней поверхности ракеты «Сатурн-IB». Три различных образца теплозащитного покрытия монтируются на датчики в каждом ряду. Один ряд образцов покрытия будет подвергаться воздействию всех окружающих условий (рассматриваются условия до запуска, во время запуска и в космосе). Второй ряд образцов начинает подвергаться воздействию окружающей среды перед самым сбрасыванием фермы стартовой системы аварийного спасения экипажа. Третий ряд образцов подвергается воздействию струи двигателя при отделении последней ступени и условиям космического полета. Четвертый ряд подвергается воздействию только открытого космоса. По телеметрическим каналам передаются данные о температуре под покрытием, что позволит определить изменение его свойств на участке выведения и на орбите. В отличие от эксперимента D024 в этом эксперименте нельзя провести подробные измерения спектрального отражения, так как покрытия не будут возвращаться.
 Рис. 183. Эксперимент Т003. Определение наличия и концентрации пыли и других частиц в атмосфере станции |
Эксперимент Т003.
Замеры концентрации аэрозолей в пробах воздуха на станции (рис. 183).
Руководитель эксперимента д-р Уильям З. Ливитт.
Цель эксперимента.
Предусматривается измерение размера, концентрации и состава мельчайших частиц, имеющихся в атмосфере станции «Скайлэб». Полученная информация будет использоваться не только как мера качества атмосферы на станции «Скайлэб», но и как источник сведений при анализе других явлений. Причины дискомфорта космонавтов, касающиеся либо дыхания, либо состояния их кожи, могут быть связаны с образованием аэрозолей. Аномалии могут быть определены при использовании информации, полученной в данном эксперименте. Кроме того, полученная информация будет полезной при проектировании будущих космических кораблей и оборудования. Эксперимент осуществляется автоматически: ящик размером примерно 15х25х33 см3 имеет отверстия для входа и выхода воздуха, фильтр с переключателем, трехканальный индикатор и регистратор количества частиц. Трехканальный регистратор измеряет соответствующую концентрацию частиц в диапазонах 1,0-3,0 мкм, 3,0-9,0 мкм и 9,0-100 мкм. Настройка фильтра выбирается в зависимости от того, в какой части станции проводятся измерения. Фильтр используется для улавливания частиц и их последующего исследования. Размер частиц и их количество определяются путем пропускания известного объема воздуха через измерительную камеру и измерением количества света, рассеиваемого каждой частицей с помощью фотодетектора, а также путем определения числа световых импульсов, которые соответствуют числу частиц. Измерения в выбранном месте станции производятся три раза в день. Каждые десять дней измерения производятся в нескольких других местах. Еще десять измерений могут быть
 Рис. 184. Эксперимент Т025. Исследование облака частиц вокруг станции с помощью коронографа: 1 - камера; 2 - контейнер с коронографом; 3 - устройство со световой заслонкой; 4 - выдвижной стержень |
Эксперимент Т025.
Изучение облака частиц искусственного происхождения вокруг станции, вызывающего помехи при наблюдениях (рис. 184). Руководитель эксперимента д-р Майо Гринберг.
Цель эксперимента.
Предусматриваются визуальные наблюдения, фотографирование и оценка облака частиц, окружающего станцию «Скайлэб» на орбите. Предусматривается также изучение изменений (размера, количества, распределения), происходящих в этих частицах при включении двигателей системы стабилизации или при выбросах воды на результаты фотографирования солнечной короны. Для проведений этого эксперимента используют специальный небольшой коронограф, вынесенный в космос через ориентированный на Солнце шлюз. Особый интерес представляет вуаль от фоновой засветки пленки светом, рассеянным на частицах при экспозиции. Полученные фотоснимки будут возвращены на Землю для подробного анализа.
Эксперимент Т027.
Изучение влияния облака частиц искусственного происхождения вокруг станции на загрязнение оптических поверхностей комплекта ATM (рис. 185).
Руководитель эксперимента д-р Джозеф А. Маскари.
 Рис. 185. Эксперимент Т027. Изучение влияния облака частиц вокруг станции на загрязнение оптических поверхностей приборов: а - телескоп-фотометр и автоматическое устройство управления, используемые в экспериментах Т027 и S073; б - телескоп-фотометр; в - комплект образцов оптических поверхностей; 1 - раздвижной кронштейн |
Цель эксперимента.
В эксперименте предусматривается определить изменения оптических свойств различных поверхностей, вызываемые облаком частиц вблизи корабля, измерить количество отложившихся загрязнений на испытываемой поверхности во время полета и наблюдать яркость небесной сферы, обусловленную рассеиванием частицами солнечного света. Система, состоящая из 200 образцов оптических поверхностей 16 различных материалов (стекло для окон, зеркала, дифракционные решетки и другие оптические поверхности) и двух кварцевых микровесов, будет подвергаться воздействию космической окружающей среды при различных промежутках времени в течение пятисуточного периода. С помощью кварцевых микровесов будет измеряться масса частиц, осаждающихся на поверхностях. С использованием фотоэлектрического поляриметрического фотометра, применяемого в экспериментах S073 и Т027, будет измерена яркость свечения частиц в лучах Солнца при элонгации более 15° к направлению на Солнце. 16-миллиметровая кинокамера будет использоваться для регистрации фотометрической и поляриметрической информации. После экспозиции образцы поместят в вакуумированный контейнер для возвращения на Землю и последующего анализа.