Публикации сотрудников АО «НИИхиммаш»

НИИхиммаш 60 лет

Н.М.Самсонов, главный конструктор, д.т.н., профессор; Л.С.Бобе, д.т.н., профессор; Л.И.Гаврилов, к.т.н., В.М.Новиков, к.т.н., Н.С.Фарафонов, к.т.н.

Научно-исследовательский институт химического машиностроения (НИИхиммаш) был образован в августе 1942 г. в г.Свердловске. В сентябре 1943 г. он был переведен в Москву, затем преобразован во Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторский институт химического машиностроения. За этот период НИИхиммашем был решен широкий комплекс важнейших народнохозяйственных и оборонных проблем. Одним из направлений деятельности института является создание регенерационных систем жизнеобеспечения (РСЖО) для космических станций (КС). Этой проблемой он вплотную занимается с 1963 г. и выполняет весь комплекс работ: исследования, опытно-конструкторские разработки, изготовление и испытания экспериментальных и штатных изделий и сопровождение их эксплуатации.

Очевидно, что обеспечение КС водой и кислородом за счет запасов и доставки с Земли крайне неэкономично при орбитальных полетах и практически невозможно при межпланетных миссиях. Поэтому необходимо использовать регенерационные системы, которые дают воду и кислород путем их извлечения из продуктов жизнедеятельности человека и очистки атмосферы. В результате исследований и опытно-конструкторских работ разработаны основы регенерационного жизнеобеспечения, эффективные малоэнергоемкие безотходные технологии, основанные на физико-химических методах преобразования веществ, а также созданы системы регенерации воды, кислорода, очистки атмосферы и утилизации отходов. Кроме того, разработаны способы и оборудование, позволяющие реализовывать в условиях микрогравитации практически все процессы химической технологии: испарение, кипение, конденсация, сушка, фильтрация, сорбция, разделение гетерогенных систем, электролиз, катализ и др.

Работы проводились НИИхиммашем совместно с РКК «Энергия», разработчиком пилотируемых космических станций, и ИМБП, головной медико-биологической организацией. Была организована широкая кооперация, в которой принимали участие большое число научно-исследовательских и проектных организаций и промышленных предприятий. В итоге сформировалась новая подотрасль химического машиностроения.

С целью проверки принципиальной возможности регенерационного жизнеобеспечения НИИхиммаш разработал и изготовил системы регенерации воды из конденсата атмосферной влаги обитаемого отсека и оранжереи, урины, электролизного получения кислорода, очистки атмосферы от углекислого газа и микропримесей, утилизации углекислого газа и сушки отходов для наземных комплексов систем жизнеобеспечения в ИМБП. В 1967–1968 гг. регенерационные системы работали при проведении уникального эксперимента, обеспечивая в течение года экипаж из трех человек, находившийся в гермомакете межпланетного корабля. Впервые была экспериментально подтверждена принципиальная возможность длительного регенерационного жизнеобеспечения человека, пребывающего в замкнутом ограниченном пространстве.

В 1968–1973 гг. были разработаны и испытаны системы регенерации воды из конденсата атмосферной влаги и из топливных элементов (ТЭ) – БРВК, «Роса-Л», «Роса-М» и «Роса-Т» – для Лунного корабля, а также системы для долговременных орбитальных станций – СРВ-К («Салют-4», -6 и -7) и «Прибой» («Салют-3» и -5). В январе 1975 г. впервые в мировой практике пилотируемых полетов экипаж «Салюта-4» использовал для питья и приготовления пищи регенерированную из конденсата воду. Система работала в течение всего пилотируемого полета станции. Аналогичные системы работали на станциях «Салют-6» (1977–1981 гг.; 570 суток) и «Салют-7» (1982–1986 гг.; 743 суток). Система СРВ-К обеспечивала 50% потребляемой экипажами воды, очищала воду с просроченными сроками хранения, подогревала воду для санитарно-гигиенических процедур.

На ОК «Мир» впервые в мировой практике был реализован целый комплекс систем жизнеобеспечения (РСЖО): системы регенерации воды из конденсата атмосферной влаги (СРВ-К) и урины (СРВ-У), система регенерации санитарно-гигиенической воды (СРВ-СГ), система электролизного получения кислорода «Электрон-В» и блоки очистки атмосферы от вредных примесей системы СОА-МП. Эти системы изготовлены НИИхиммашем и его Щелковским опытным заводом. В результате получена экономия массы доставляемых на «Мир» грузов – 34000 кг и исключена необходимость четырех пусков ТКГ типа «Прогресс» в год.

В 1981–1992 гг. были разработаны, изготовлены и испытаны (в т.ч. в гермомакете с экипажем и при беспилотном полете) блок очистки и блок кондиционирования воды из ТЭ электрохимического генератора для системы питьевого водоснабжения многоразового корабля «Буран».

Для МКС НИИхиммашем разработаны и изготовлены: система регенерации воды из конденсата атмосферной влаги СРВ-К2М, система приема и консервации урины СПК-УМ, система электролизного получения кислорода «Электрон-ВМ», а также блоки очистки атмосферы от микропримесей; в ходе эксплуатации станции обеспечивается их функционирование.

За три года пилотируемого полета МКС получено 4500 кг регенерированной питьевой воды (примерно 70% от всей использованной на станции питьевой воды), 2100 кг кислорода (более 80% всего использованного кислорода) и принято 3860 литров урины. Для системы СРВ-К2М удельные энергозатраты на регенерацию составляют всего 2 Вт·ч, а удельные массозатраты 0.08 кг массы системы на 1 л получаемой воды. Экономия доставки воды составила 5800 кг.

За долгие годы работы в НИИхиммаше сформировался высококвалифицированный коллектив специалистов, включающий докторов и кандидатов наук. Многие сотрудники удостоены правительственных наград, почетных дипломов Росавиакосмоса и NASA, избраны членами Международной академии астронавтики и российских отраслевых академий. Основные разработки принципов построения систем, физико-химических методов регенерации, способов реализации процессов в условиях невесомости и конструкций оборудования защищены более чем 150 авторскими свидетельствами и запатентованы в России и США.

Сегодня предприятие создает новые регенерационные системы для перспективных модулей станции. Проведенные работы по созданию регенерационных систем обеспечивают возможность длительных полетов к другим планетам, а при включении в комплекс биологических звеньев – создание внеземных поселений и планетных баз.

Статья опубликована в журнале "Новости космонавтики" №1 за 2004 г.