Сибирские ученые разрабатывают сверхпрочные защитные покрытия для иллюминаторов космических аппаратов

Новости

Учёные Института физики прочности и материаловедения СО РАН (далее - ИФПМ СО РАН) разрабатывают защитные покрытия, предохраняющие иллюминаторы космических аппаратов от частиц космического мусора и микрометеоритов.

Одной из важных задач, стоящих перед космонавтикой, является разработка новых материалов и технологий их получения. В частности, способов нанесения покрытий, предназначенных для защиты элементов космического аппарата от разрушительного воздействия высокоскоростных микрометеоритов и частиц космического мусора.

Дело в том, что используемые защитные экраны непрозрачны и не могут служить защитой для оптических элементов – иллюминаторов, солнечных батарей, оптических приборов и т.д. Ударяясь об их стекла, микрочастицы, скорость которых может достигать нескольких километров в секунду, разрушают поверхностный слой, образуют «кратеры», окруженные трещинами длиной до нескольких миллиметров. Это не только значительно снижает прочность стекол, за несколько лет эксплуатации портятся и их оптические характеристики.

«Иллюминаторы ведь не только для того, чтобы космонавты смотрели на Землю, – объясняет Виктор Сергеев, заведующий лабораторией материаловедения покрытий и нанотехнологий ИФПМ СО РАН. – Они в основном служат для наблюдений и съемок с помощью оптических приборов. Если посмотреть на стекло иллюминатора, прослужившее десять лет на орбите, то оно почти матовое, уже непригодное для оптических измерений».

Решения этой проблемы в мире не существовало до тех пор, пока за дело не взялись томские материаловеды. В течение последних нескольких лет в ИФПМ СО РАН совместно с учеными из ТПУ, ТГУ и РКК «Энергия» были разработаны противометеороидные покрытия для стекол иллюминаторов космических аппаратов.

Это уникальные нанокомпозитные прецизионные покрытия сложного состава. На стекле формируется многослойная прозрачная для видимого света система, которая прочно сцепляется с поверхностью и максимально рассеивает энергию удара налетающей с огромной скоростью твердой частицы. Такое покрытие не только существенно гасит энергию удара, но и значительно уменьшает количество образующихся кратеров на поверхности иллюминатора, что продлевает срок его службы. На сегодняшний день стекла с этими защитными покрытиями успешно прошли полный цикл наземных испытаний и готовятся к летным испытаниям на перспективном космическом корабле «Федерация».

«Но эрозия – это полбеды! Космических технологий ремонта поврежденных стекол сегодня не существует, а на Землю МКС не спустишь. Значит, нужно разработать технологию ремонта стекол космонавтами с внешней стороны МКС, прямо в космосе», - дополнил Виктор Петрович. Для таких случаев в лабораторных условиях разрабатывается технология плазменной обработки поврежденных стекол, с помощью которой нейтрализуется распространение трещин в стекле и полностью восстанавливается предел его прочности. Одновременно ведутся работы по созданию устройства для применения этой технологии ремонта в открытом космосе. Ставится задача максимально уменьшить габариты и вес ремонтного инструмента и снабдить его автономным источником питания. Испытание новой технологии и ремонтного оборудования включено в план космической деятельности на МКС и будет осуществлено в ближайшие годы как космический эксперимент «Пересвет». Эта разработка позволит безопасно осуществлять космическую деятельность не только на МКС, но и на лунных станциях, при дальних полетах на другие планеты.

Конечно, как подчеркивают в институте, задачи подобного уровня в одиночку не решат ни физики, ни инженеры, ни механики, ни материаловеды. Справиться с ними можно только большим коллективом, располагая фундаментальными междисциплинарными знаниями и богатым опытом в разработке новых технологий. Над космической тематикой в ИФПМ СО РАН сегодня трудится большой творческий коллектив из нескольких лабораторий. Важные и перспективные направления разрабатываются совместно с университетами и флагманами отечественной космонавтики.

Дата публикации: 17.04.2018 12:45
Дата последнего изменения: 17.04.2018 12:45

Оформить подписку на периодическую рассылку информационных материалов официального сайта ФАНО России