Войти
ELIPS - Европейская программа жизни и физических наук в космосе и приложения, использующие Международная космическая станция была запущена в 2001 году и должна была обеспечивать работу в течение следующих 5 лет. Эта программа по микрогравитации в Европейском космическом агентстве (ESA) является дополнительной программой, в которой в настоящее время участвуют 17 стран-членов ESA. Программа ELIPS занимается подготовкой и проведением исследований на Международной космической станции и других беспилотных платформах, таких как «Звучащие ракеты», в области фундаментальных и прикладных наук о жизни и физических науках. ELIPS является продолжением более ранних европейских программ микрогравитации EMIR 1 и 2, а также Микрогравитационных установок для Колумбуса, MFC.
ELIPS (Европейская жизнь и физическая наука в космосе) - исследовательская программа Европейского космического агентства (ЕКА) в области науки и применения в космосе. Большинство экспериментов проводится на Международной космической станции, но также используются другие платформы для миссий, которые могут обеспечить невесомость в более короткие или более длительные периоды времени, такие как параболические башни, параболические полеты, зондирующие ракеты и роботизированные орбитальные капсулы. Чтобы подготовиться к будущему освоению космоса человеком, проводятся различные наземные исследования, в частности исследования постельного режима, исследования изоляции («аналоги») и исследования биологических эффектов излучения на ионно-лучевых установках.
Основные области исследований: физика жидкостей, материаловедение, фундаментальная физика, физиология, биология и экзобиология. В течение года на МКС проводится около тридцати экспериментов с поддержкой ELIPS, а на всех платформах это около ста исследований. Всего в программе ELIPS задействовано около 1500 ученых. Краткие описания и результаты всех экспериментов заархивированы и доступны в Erasmus Experiment Archive (EEA).
ELIPS - это дополнительная программа в рамках ЕКА, на которую подписываются 15 участвующих государств-членов в советах ЕКА на уровне министров, которые проводятся каждые три-четыре года. В настоящее время ELIPS 4 работает в период с 2013 по 2016 год. На период ELIPS 4 был выделен бюджет в размере 210 миллионов евро. Страны-участницы: Австрия, Бельгия, Чешская Республика, Дания, Франция, Германия, Греция, Ирландия, Италия, Норвегия, Нидерланды, Испания, Швеция, Швейцария, Великобритания, Румыния и Канада в рамках Соглашения о сотрудничестве с ЕКА. Ожидается, что следующая встреча Совета министров состоится в 2016 году.
Программа ELIPS была определена в 2001 году и рассчитана на следующие 5 лет. Программа ELIPS занимается подготовкой и проведением исследований на Международной космической станции и платформах для беспилотных полетов, таких как «Звучащие ракеты», в области фундаментальной и прикладной жизни и физических наук. ELIPS является продолжением первоначальных европейских программ микрогравитации, EMIR 1 и 2, и микрогравитационных сооружений для Колумбус, MFC.
Примерно в 1980 г. отсутствие последовательной европейской стратегии развития исследований в области микрогравитации стало очевидным практическим препятствием. Отсутствие координации финансирования не было жизнеспособным решением для полета после первой миссии Spacelab. Решением стало предложение ЕКА своим делегациям создать программу исследования микрогравитации. В январе 1982 года стала реальностью Фаза-1 этой программы, предполагавшая финансирование трех дорогостоящих и необходимых многопользовательских объектов - для биологии, физики жидкостей и, в качестве дополнительной программы, полета первых зондирующих ракет при координации ЕКА. В феврале 1985 года делегации одобрили Фазу 2 программы микрогравитации, которая отныне называлась Европейской программой исследований микрогравитации 1 или EMIR-1. Первый период финансирования охватывал 4 года с двумя продлениями в 1988 и 1991 годах, что, по сути, обеспечивало общий пакет финансирования до 1999 года. Таким образом, EMIR-1 фактически покрыл период в 15 лет.
EMIR-2 имел целью охватывать исследовательскую деятельность до начала использования Международной космической станции, которая должна была начаться в 2001 году. В 1995 году она была одобрена лишь частично, что привело к снижение уровня активности на ближайшие годы. Поскольку начало использования МКС было отложено, пришлось растянуть средства, что привело к значительно меньшему количеству выполненных экспериментов, чем это было в середине 1990-х годов.
Первоначально модуль Колумбус длиной 12,8 метра - основной вклад ЕКА в МКС - был постепенно сокращен до половины - 6,4 метра. Кроме того, в соответствии с бартерным соглашением с НАСА 51% ресурсов Колумбуса сохранялся для ЕКА, остальные должны быть доступны для использования НАСА в соответствии с соглашением об использовании. Результатом этих мер стало то, что ЕКА смогло разместить четыре специализированные установки для микрогравитации в Колумбусе, Микрогравитационные установки для Колумбуса или MFC. Программа MFC была одобрена вместе с программой Columbus в сентябре 1995 г. и предусматривала набор исследовательских центров Колумбуса, Biolab, Fluid Science Laboratory (FLS), Material Science Laboratory (MSL) вместе с первой партией экспериментов.
Одновременно с этим разработанная в России космическая станция МИР постепенно все больше и больше использовалась международными партнерами, и как таковая сформировали важную основу для накопления опыта, подготовки к строительству и использованию будущей Международной космической станции, МКС.
Программа ELIPS - это важная программа, которая гарантирует, что европейские инвестиции в разработку и эксплуатацию МКС приведут к широкому диапазону научных результатов. Программа ELIPS способствует глобальному сотрудничеству, поддерживает и укрепляет запросы на международные исследования и экспертные оценки. ELIPS также способствует европейской координации в плане развития производственных мощностей и использования ресурсов. Первоначально в общей сложности 229 предложений по эксперименту были рекомендованы независимыми коллегами и хранились в базе данных экспериментов ЕКА по космическим полетам человека. В этих предложениях было перечислено более 1000 европейских ученых и почти 125 европейских компаний, занимающихся исследованиями и разработками в космосе.
До начала эры Международной космической станции европейская экспериментальная деятельность исходила либо от Европейского космического агентства, ЕКА, либо от тех европейских стран, которые имели независимые национальные космические программы. Эксперименты проводились либо на борту космического корабля NASA Space Shuttle в рамках конкретных миссий Spacelab и Spacehab, либо позже - с начала 1990-х годов - в качестве полезной нагрузки на борту российских самолетов. космический корабль. Главным объектом для последней стала Российская космическая станция «Мир», которая вращалась вокруг Земли в течение 15 лет, а также российский беспилотный Foton (на ранней стадии названный Bion (спутник) <ЕКА использовало 104>спутниковые программы. Эти совместные действия регулировались рядом Меморандумов о взаимопонимании и контрактов, оговаривающих условия, при которых будет проводиться определенная миссия, права и обязанности партнеров и т. Д.
С началом эры МКС, начавшейся примерно в 2001 году, собственно научная программа использования ЕКА и аспекты инфраструктуры были разделены на две связанные, но независимые от решений программы. ELIPS стал научной программой, в то время как Программа эксплуатации МКС занимается всеми системными и эксплуатационными аспектами использования МКС. В рамках бюджета программы эксплуатации основные элементы были построены ЕКА в качестве ключевых вкладов в МКС. Таким образом, автоматизированный транспортный корабль (ATV), лаборатория Колумбуса и дополнительный бартерный элемент Узел 2 и элемент Купол внесли ключевой вклад.
Главный вклад ЕКА в Международную космическую станцию - это европейский лабораторный модуль «Колумб». Он был прикреплен к МКС 11 февраля 2008 г. во время миссии STS-122, в которой участвовали два европейских астронавта: Леопольд Эйхартс и Ханс Шлегель. Этим событием ЕКА получило все права на использование МКС, которая составляет 8,3% нероссийской части станции.
ЕКА выбрало около 2000 года для согласования программы исследований в области естественных и физических наук с программой ЕС. Рамочная программа ЕС была основной моделью для будущего исследовательского подхода ЕКА, в частности, в отношении интернационализации исследовательских групп, хотя процесс отбора и критерии отбора в некоторых точках сильно отличались от таковых в ЕС. В результате общий знаменатель между целями и средствами, которые имеет ЕКА, и целями ЕС в целом, можно найти под заголовками: Улучшение здоровья, Промышленное развитие и Забота об окружающей среде.
Возможности ЕКА в этих областях были определены как совместная реализация наземных эталонных экспериментов и мероприятий по сравнению с теми, которые выполняются на борту МКС.
Аспекты улучшения здоровья рассматриваются как часть исследований физиологии и биологии человека, связанных с деятельностью МКС,
Промышленное развитие представлено как тема в основе проектов по продвижению приложений микрогравитации ( MAPs), проводимые ESA более десяти лет в форме группового взаимодействия между университетскими исследователями, отраслевыми исследованиями и ESA.
Забота об окружающей среде в значительной степени связана с наблюдением Земли, для чего МКС предлагает хорошую платформу.
До определения программы ELIPS не было определено никакого европейского плана исследований для реализации Европейским космическим агентством исследований в рамках пилотируемой космической программы. План исследования был разработан на основе ряда критериев, один из которых представляет собой общий набор основных тем: Таким образом, начиная с программы ELIPS, предложение в принципе должно подпадать под одну из следующих стратегически определенных основных категорий:
Под этими стратегическими заголовками, естественно, появляются шесть основных исследовательских областей, связанных с исследованиями ESA фокус, и в рамках этих дисциплин определены четырнадцать так называемых краеугольных камней:
- Исследование Физика сложных частиц плазмы и пыли, с особым акцентом на понимание трехмерного поведения частиц в плазма, воспроизводящая фундаментальные молекулярные явления и процессы агрегации в вакууме или атмосферной среде, требующие невесомости.
- Изучите Холодные атомы и квантовые жидкости, с особым вниманием к разработке и использованию часов холодного атома в космосе, которые могут достичь уровня точности, недостижимого на Земле.
- Изучите структуру и динамику жидкостей и многофазных систем, таких как критические жидкости, двойные и тройные системы и гранулированные материалы, которые неоднородны на макроскопический масштаб в гравитационном поле Земли. Особый интерес представляют также потоки жидкости в центральной геометрии и эволюция многокомпонентных систем, таких как пены и эмульсии.
- Провести горючие эксперименты с газом, жидким или твердым топливом, чтобы количественно исследовать явления, наложенные на Землю конвекцией плавучести.
- Измерение теплофизических свойств жидких металлов будет использовать возможности бесконтейнерной обработки образцов в условиях, достижимых только в невесомости.
- Устраняя эффекты гравитации, Новые материалы и процессы могут быть получены в результате экспериментов в космосе. Это включает понимание механизмов роста кристаллов и затвердевания металлов, неорганических и органических материалов и биологических макромолекул.
- В области Интегрированной физиологии изучите влияние низкой гравитации и других экстремальных условий на регуляции всего тела, например в сердечно-сосудистой дыхательной и сенсомоторной системах.
- Используйте условия пониженной гравитации, чтобы узнать о влиянии нагрузки на функциональные элементы физиологии мышц и костей, например атрофия мышц и обмен костной массы.
- В области неврологии изучите влияние силы тяжести на контроль позы, передвижения и познания.
- В области Происхождение, эволюция и распространение жизни изучают выживаемость организмов в экстремальных условиях на Земле, в космосе и в (смоделированных) планетах. среды.
- В разделе Подготовка к исследованию планеты человеком количественно оценить влияние доз радиации и исследовать влияние изоляции в условиях высокого стресса на людей. Кроме того, разработать базу научных знаний для выявления и использования ресурсов на местах. Также изучайте Life Support для длительных планетарных миссий.
- Изучите в области Клеточная биология и биология развития влияние измененной гравитационной среды на развитие клетки и всего организма, включая репродукцию, с особым упором на передачу сигналов., экспрессия генов и нервное развитие.
- Исследование в области физиологии растений механосенсорных элементов, например гены и белки, участвующие в гравитропизме.
- В области биотехнологии исследования в условиях невесомости трансмембранного и внутриклеточного потока медиаторов, контролирующих активность и дифференцировку клеток, а также взаимодействие между клеткой и матрицей.
Программа ELIPS охватывает все аспекты выбора, разработку необходимого оборудования и предоставление возможностей полета для экспериментов. ЕКА руководствуется независимыми экспертами в его консультативных комитетах, а также Европейским научным фондом (ESF) в определении научных приоритетов в рамках программы ELIPS. В результате этих дискуссий ESF рекомендовал предложение программы ELIPS и основной план исследований. Процесс отбора отдельных экспериментов или проектов начинается с обращения ЕКА к научному сообществу с просьбой представить предложения. Это называется «Объявление о возможностях» (AO). Последний крупный АО для МКС был в 2009 году, когда один для экспериментов в области наук о жизни был согласован на международном уровне с NASA, JAXA и CSA и назван ILSRA-09. (Объявление о международных исследованиях в области наук о жизни). Параллельно ЕКА выпустило AO-2009 для физических наук на МКС и экспериментов по физике / науке о жизни на зондирующих ракетах. Для некоторых менее сложных платформ, таких как вышка для прыжков и параболические полеты, ELIPS открыта для получения предложений в любое время. Предложения по исследованиям оцениваются с научной точки зрения независимыми экспертами (экспертная оценка ), и в случае одобрения проводится первоначальная оценка осуществимости. В целом успешные кандидаты направляются в Совет программы ЕКА по пилотируемым космическим полетам, микрогравитации и исследованиям для официального отбора в исследовательский пул проектов ELIPS.
Эксперименты для проектов, выбранных в пул ELIPS, реализуются в кратчайшие сроки, что в значительной степени зависит от сложности и стоимости эксперимента. Для экспериментов на МКС от выбора до реализации обычно требуется несколько лет, а в некоторых случаях - до десяти лет. Оборудование для экспериментов обычно предоставляется программой ELIPS, тогда как участвующие исследователи должны изыскивать средства для себя из национальных источников. ЕКА также несет ответственность за весь транспорт в космос, эксплуатационные расходы и ресурсы экипажа (если он находится на МКС). Часто требуются все более крупные или сложные эксперименты, сотрудничество с другими партнерами МКС (например, NASA, JAXA, CSA или Роскосмос ), в частности, для больших или сложных экспериментов.
Необработанные и откалиброванные данные проведенных экспериментов предоставляются ученым для анализа; однако необработанные и откалиброванные данные формально остаются собственностью ЕКА, а обработанные данные становятся собственностью ученых.
Для поддержки предполагаемых областей исследований на МКС ЕКА построило несколько лабораторных объектов. Основные из них: Biolab, Fluid Science Laboratory (FSL), Material Science Laboratory (MSL), European Physiology Modules (EPM)., и Европейская стойка для ящиков (EDR). По бартерному соглашению с НАСА были предоставлены перчаточный ящик Microgravity Science (MSG) и лабораторный морозильник минус восемьдесят градусов для МКС (MELFI). Для исследований воздействия за пределами МКС ЕКА предоставило European Technology Exposure Facility и (EuTEF) SOLAR с Columbus в феврале 2008 года и было возвращено через 18 месяцев.
Оборудование было построено как многопользовательское, и по этой причине оно обеспечивает значительную адаптируемость и гибкость для индивидуальных экспериментов.
Обычно помещения для физических и биологических наук предлагают размещение индивидуальных экспериментальных модулей в зависимости от научных целей. Для физиологии предусмотрен набор инструментов.
Для исследований в области материаловедения, как правило, необходимы печи, позволяющие плавить и отверждать образцы материалов, в то время как исследования в области жидкостей в большей степени нуждаются в сложной бортовой технологии визуализации для мониторинга флюидов на месте, когда Образцу жидкости подаются заранее определенные импульсы и разнообразные стимулы.
Биологические образцы обычно нуждаются в среде с контролируемой температурой как до, во время, так и после исследования или обработки, и, например, Растительный материал обычно нуждается в контролируемой атмосфере как с точки зрения качества света, так и с точки зрения состава газа. Кроме того, биологические исследования в этих полуавтоматических условиях нуждаются в системе управления отходами и контроля.
Исследования в области физиологии человека с участием экипажа на борту в качестве испытуемых требуют определенного специального оборудования для измерения и стимуляции. Ряд таких многопользовательских модулей включен в средство EPM, в то время как дополнительное оборудование для экспериментов было построено для конкретного использования и настроек. Наконец, НАСА установило Центр исследований человека 1 и 2 (HRF-1 и 2) в Колумбусе в рамках сотрудничества с ЕКА. ЕКА также развернуло кардиореспираторные инструменты в HRF-2 и в лаборатории НАСА Destiny
. Одно общее соглашение между агентствами заключается в том, чтобы избегать дублирования оборудования, в то же время, когда будут доступны достаточные резервные варианты. В основе этой договоренности лежали два аргумента, а именно: 1) оборудование для использования космоса очень дорогое и требует много времени для определения и производства, и 2) что понималось, что время и физические ресурсы в любое время будут представлять собой значительные ограничения на борту. ISS, так что будет поощряться совместный подход.
В первоначальном предложении программы ELIPS от 2001 г. было предложено упорядочить уже существующую научную деятельность. Цель состояла в том, чтобы усилить синергетический эффект между этими разнообразными, но по сути взаимосвязанными видами деятельности, а также утверждалось, что хорошим космическим экспериментам обязательно должны предшествовать тщательные наземные эксперименты, а также процесс экспертной оценки будут оценивать хорошо подготовленные и хорошо финансируемые эксперименты выше, чем эксперименты, основанные только на неконсолидированной гипотезе. Таким образом, мероприятиями, предложенными для создания единой организации в рамках программы ELIPS и рассматриваемых для финансирования как таковых, были:
Далее было предложено продолжить поддержку проектов по применению микрогравитации (MAP), частно-государственного объединения промышленности, университетов и ЕКА, которые первоначально финансировались в рамках программы EMIR. и деятельность Тематической группы, которая в целом поддерживала мероприятия научных групп, предложенных и отобранных ЕКА для финансирования.
В 2010 году результаты последнего объявления о исследованиях в области естественных и естественных наук были официально одобрены Советом программы полетов человека в космос, микрогравитации и исследований (PB-HME). О результатах отбора было сообщено на стартовой 8-й странице Информационного бюллетеня Human Spaceflight Science Newsletter, сентябрь 2010 г.. По состоянию на июнь 2011 года в «исследовательском пуле» находится в общей сложности 258 экспериментов, из которых 163 предназначены для экспериментов в космосе, а остальные - для подготовительных наземных экспериментов.
