ТИУ участвует в международном космическом эксперименте по программе «Сириус»

Помимо российских ученых в программе «Сириус» примут участие специалисты из США (NASA), Германии, Франции, Италии, Белоруссии, Великобритании, Канады и Чехии. Программа предполагает наземное моделирование космических полетов. Она рассчитана на 7 лет (период проведения с 2018 года по 2025 год) и может быть продлена до 2030 года.

Подробностями работы поделился руководитель Научно-образовательного центра «Энергоэффективная светотехника» ТИУ, научный эксперт ООН по развитию энергоэффективного освещения в РФ Сергей Гвоздев.

— Сергей Михайлович, расскажите, как будут проходить экспериментальные исследования, в каких условиях будут находиться участники?

— Сейчас ведется работа по составлению методик и программ по проведению циклограммы эксперимента. Все исследования нужно уложить в четыре месяца. Этим вопросом сейчас занимаются российские и американские специалисты. Надеемся, что уже в сентябре будет сформирован финальный вариант программы, который пройдет биотические комиссии, как в России, так и США.

Участники экспериментальных исследований в научно-экспериментальном комплексе (НЭК) проводят исследования аналогичные космическому полету. Для них смоделированы те же условия, что и на Международной космической станции. Проводится имитация полета в дальний космос, но все происходит в наземных условиях.

Комплекс представляет собой некую очень сложную замкнутую систему, где автоматически создаются климатические условия, соответствующие космическому полету. Команда находится в изоляции, поэтому мы заранее должны предусмотреть техническое обслуживание в случае возникновения внештатных ситуаций, создать аналитические модули, способствующие выявлению аварий. Иногда такие ситуации будут специально запланированы. Таким образом, мы сможем спрогнозировать инструментарий на будущее: разработать методики, модели, программные продукты, исследовать различные алгоритмы, проверить, насколько верны и работоспособны гипотезы.

— Как именно работает замкнутая система?

— Например, система вентиляции с переменным расходом воздухом адаптирована на количество людей, находящихся в помещении. Система автоматики производит замеры концентрации газов во внутренней атмосфере комплекса и, управляя вентиляционным оборудованием, изменяет соотношение количественного содержания кислорода, азота и углекислого газа.  В программе «Сириус», как в космическом полете, все эти вещи делаются автоматически.

Ученые, которые работают с замкнутой системой, имеют огромный практический опыт, их знания бесценны, и в этом состоит значимость фундаментальной науки. Мы можем развить эти технологии до промышленного варианта и затем внедрить такую же систему в Арктике и за короткие сроки вырастить растения без нитратов, полезные и насыщенные витаминами.  Сегодняшние технологии позволяют создавать оздоровительное освещение для космонавтов и фотодинамическое для роста растений. Или применить систему очистки воды и почвы по замкнутому циклу. Замечу, что космонавты в реальном полете только на 50% пользуются привозной водой, всё остальное добывается из отходов, это настолько чистая технология, что человек может использовать воду.

— Какое участие в проекте принимает Тюменский индустриальный университет?

— ИМБП РАН и ТИУ, проводя совместные исследования, займутся подготовкой полученных технологий для применения в арктической зоне РФ.

Мы как инженеры-физики создаем совместные методики исследований и кроме физиологических и биологических параметров определяем технические характеристики и данные, которые необходимы для развития и внедрения полученных технологий.

Эксперименты по программе будут как четырехмесячные, так и полугодичные. Полученные данные необходимо обработать, и здесь огромные возможности для магистрантов и аспирантов в различных областях – физиков, физиологов, психологов, философов и даже культурологов, которые помогут совместить разные понятия и понимания тех данных, которые мы получим и обобщим для разных международных технологических применений.

Это огромный пласт и очень значимая проблема. Автономная система дает нам возможность на этих моделях очень четко построить алгоритмы управления для промышленности, народного хозяйства, общественных зданий и сооружений, жилых зданий. Программа «Сириус» — это чистый эксперимент, определяющий фундаментальное научное направление, но одновременно он ещё и очень сложный.

— В Тюменском индустриальном университете основной акцент будет сделан на преподавателей и магистров Высшей инженерной школы EG?

— В проекте «Высшая инженерная школа» мы планируем обучать сотрудников университета в первую очередь современным подходам по энергоэффективности и автоматизации с интегрированным цифровым управлением процессами. Я считаю, что и магистры программы «Цифровая трансформация региона» получат огромный опыт, работая над обработкой результатов. Для преподавателя это очень хорошие курсы повышения квалификации, а для магистров прямая связь с промышленностью.

Сегодняшняя прикладная инженерная наука может на основе фундаментальных исследований создавать наукоемкие технологии для развития энергоэффективных цифровых технологий, что является приоритетной задачей, определенной правительством РФ. И программа «Сириус» направлена на то, чтобы создать базис для инженерной деятельности — от космического корабля до развития Арктики.

Я считаю, что совместные исследования ИМБП и ТИУ могут дать ту возможность, которой всегда не хватает для применения новых наукоемких технологий. Основные идеи создания оздоровительного освещения изначально родились в России, в научном плане мы значительно опережали Запад, но первыми для освещения школ за полярным кругом эту технологию применили норвежцы.

Техническое задание на экспериментальные исследования, как на все проводимые работы по «Сириусу», в том числе и по биометрическому освещению, согласовываются с международными участниками. После проведения лабораторных исследований и отработки необходимых методик их проведения, будут проведены исследования в НЭК и тогда появятся цифровые данные, по которым мы будем проводить корреляцию, и появится понимание, как создавать наукоемкую технологию.

— У вас уже был опыт участия в экспериментах, подобных «Сириусу»?

— Да, работа для нас не новая, опыт реализации успешных проектов достаточно большой – 12 лет. За эти годы по нашим проектам построено и успешно эксплуатируется несколько общественных зданий, в которых используются самые современные системы автоматизации, позволяющие достигнуть высокого уровня энергоэффективности. На этих зданиях только за счет системы управления мы легко добиваемся экономии тепла — порядка 30% и электроэнергии до 50%, даже при использовании устаревших люминесцентных ламп. Это зафиксированные данные.

В экспериментальном комплексе «Сириус» осветительные приборы и системы управления были разработаны на основе результатов исследований, которые были проведены в проекте «Марс-500». Это один из известных международных проектов, участники которого пробыли в изоляции 520 суток.

В архитектуре нового проекта заложена возможность расширять систему управления освещением на другие инженерные системы с использованием единого подхода и унификации. Так, все эти технологии могут быть использованы, как на космическом корабле, так и в здании, на промышленном предприятии. Таким образом, будет создана российская система управления, которая позволит эффективно решать задачи автоматизации вплоть до масштабов города.

У нас готова цифровая платформа, на которой будут тестироваться отечественные протоколы для обмена информацией, на текущий момент они превосходят по характеристикам западные аналоги. С сотрудниками и магистрами Высшей инженерной школы ТИУ мы создадим цифровую модель комплекса, на которой будут решаться задачи по оптимизации алгоритмов управления, аналитике для выявления технических неисправностей, созданию программных комплексов сопровождения регламентных работ и ремонтов. У нас в планах использовать данный подход и в здании самой Школы, чтобы была возможность проводить дальнейшие экспериментальные исследования, отработку технологий и ее оптимизацию для конкретных условий городской среды или промышленного объекта.

Ссылка на оригинал статьи