best websites of the world

В Томском научном центре разрабатывают защиту космических кораблей от мелких частиц

Опубликовано 19.09.2017 г.

Ученые Томского научного центра (ТНЦ) СО РАН и Томского государственного университета (ТГУ) разрабатывают технологические решения для защиты космических аппаратов от воздействия мелких частиц. Защитную оболочку планируется сделать из специальных слоистых материалов, которые исследуют в ТНЦ.

p03lhxm2-650x260.jpg

Цель исследований — найти технологическое решение для защиты кораблей от мелких частиц космического мусора, которые, двигаясь на большой скорости, могут причинить аппарату значительный ущерб и стать причиной чрезвычайной ситуации. На данный момент ученые создают физико-математические модели, позволяющие спрогнозировать условия возникновения подобных ситуаций на орбите. 

«Мы проводим эксперименты на уникальных баллистических установках, позволяющих в наземных условиях имитировать воздействие мелких частиц на космические аппараты, — рассказывает руководитель проекта, заведующий отделом НИИ прикладной математики механики ТГУ Александр Герасимов. — Очень важно изучить процессы деформации и разрушения, которым подвергаются металлы, стекло, композиционные материалы, а также получить представление о повреждениях элементов корпуса космического аппарата и различного оборудования, например, оптических приборов».

Наряду с экспериментами томичи занимаются численным моделированием на базе суперкомпьютера ТГУ «СКИФ Cyberia». Математические модели позволят спрогнозировать, как поведут себя те или иные конструкции в ситуациях с заданными условиями внешнего воздействия.

В рамках реализации проекта, поддержанного Российским научным фондом, ученые должны создать новые установки для высокоскоростного метания, позволяющие проводить еще более сложные эксперименты, а также разработать так называемый SPH-метод, который в несколько раз повысит эффективность и скорость расчетов.

Уже полученные результаты исследований позволили предложить и новые средства защиты космических аппаратов. Так, по заказу НПО им. С.А. Лавочкина выполнены расчеты и экспериментально проверены защитные конструкции для исследовательского спутника — орбитальной обсерватории «Спектр-УФ».

«Мы доказали, что практически стопроцентный уровень безопасности от маленьких частиц гарантирует использование комбинированной защиты — двухслойных экранов, выполненных из сетки и сплошного материала. Сетка имеет «зубчатую» конфигурацию и действует по принципу обычной терки. Соударяясь с сеткой, микрочастица дробится, а сплошной экран не дает ее остаткам столкнуться с корпусом спутника. Уже подобраны такие варианты размещения этих элементов, которые позволяют кратно повысить их эффективность», — добавил Александр Герасимов.

В перспективе ученые планируют изучить возможность применения для защиты слоистых материалов — система будет напоминать строение оболочек морских раковин. Работы по изучению и созданию подобного класса материалов ведутся на базе ТНЦ СО РАН. Результаты, полученные объединенным научным коллективом, подтверждены патентами и получили признание как в России, так и за рубежом — в Англии, Португалии, Южной Корее, Китае, США.