Стратегия развития космической деятельности России на период до 2030 года и на дальнейшую перспективу предусматривает продолжение эксплуатации Международной космической станции, создание нового космического корабля «Федерация» для проведения околоземных исследований и отработки полетов к Луне, расширение группировки космических аппаратов со сроком службы не менее 15 лет. Свой вклад в российскую космическую программу вносит Институт физики прочности и материаловедения СО РАН (Томск).

Одной из важных задач, стоящих перед космонавтикой, является разработка новых материалов и технологий их получения, в том числе нанесения покрытий: например, предназначенных для защиты элементов космического аппарата от разрушительного воздействия высокоскоростных микрометеороидов 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 заведующий лабораторией материаловедения покрытий и нанотехнологий Института физики прочности и материаловедения СО РАН кандидат физико-математических наук Виктор Петрович Сергеев. — 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, пока за дело не взялись томские материаловеды. По заданию руководства Ракетно-космической корпорации «Энергия» имени С.П. Королёва в течение последних нескольких лет в ИФПМ СО РАН совместно с учеными из Томского политехнического университета, Томского государственного университета 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 наземный испытаний и готовятся к летным испытаниям на перспективном космическом корабле «Федерация».

— Но эрозия — это полбеды! — продолжает Виктор Петрович. — 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.

Для таких случаев, пока 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 института и РКК «Энергия» позволит безопасно осуществлять космическую деятельность не только на МКС, но и на лунных станциях, и 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, такими как РКК «Энергия» имени С.П. Королёва, Центральный научно-исследовательский институт машиностроения, АО «Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева», Исследовательский центр им. М.В. Келдыша.

Ольга Булгакова, ТНЦ СО РАН

Похожие новости

  • 21/09/2017

    Специалистов для космодромов Байконур и Восточный будет готовить ТПУ по заказу Роскосмоса

    ​Госкорпорация "Роскосмос" и Томский политехнический университет подписали соглашение о сотрудничестве. Свои подписи на документе поставили ректор вуза Петр Чубик и исполнительный директор по персоналу и социальной политике Роскосмоса Алла Вучкович.
    310
  • 05/01/2017

    Первый наноспутник, напечатанный на 3D-принтере, запустят в 2017 году

    Первый отечественный наноспутник с напечатанными на 3D-принтере элементами корпуса будет запущен с Международной космической станции (МКС) в 2017 году, сообщил руководитель стратегической академической единицы "Космическое материаловедение" в Томском политехническом университете (ТПУ) Евгений Колубаев.
    692
  • 07/10/2016

    В ТПУ разрабатывают устойчивые к воздействию радиации наноматериалы для ядерных реакторов

    ​Ученые Томского политехнического университета, университетов Чехии и Беларуси разрабатывают нанокомпозитные покрытия, устойчивые к радиационным воздействиям. Они могут использоваться в ядерных реакторах и космическом приборостроении.
    1319
  • 14/09/2017

    ЦЕРН получил от ТПУ первые детали для апгрейда одного из детекторов Большого адронного коллайдера

    Делегация Томского политехнического университета во главе с ректором вуза Петром Чубиком с рабочей поездкой посетила Европейский центр ядерных исследований (ЦЕРН). Политехники встретились с руководством крупнейшей в мире лаборатории по физике высоких энергий и обсудили главные аспекты сотрудничества университета и ЦЕРНа в сфере инженерии, физики и образования.
    376
  • 10/12/2016

    По мнению экспертов, большие данные уже перешагнули границу научного мира

    ​В Томском политехническом университете работает первая международная школа по Big Data (большим данным). Ее участниками стали ведущие исследователи из России, Великобритании, США и Италии. Профессор Университета Генуи (Италия) Дарио Барберис и директор физического факультета университета Ланкастера (Великобритания), профессор Роджер Джонс поделились со Службой новостей мнением о роли больших данных в жизни современного человека.
    747
  • 21/02/2018

    Ученые ТПУ предложили новый метод сравнения металлов

    ​Ученые Томского политехнического университета и их коллеги из Германии предложили новый метод сравнения металлов, который помогает более качественно и точно, чем все существующие сегодня технологии, определить, какой из них лучше подходит для создания сенсоров, используемых в поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии.
    156
  • 11/05/2017

    Высокочастотные трейдеры в Евросоюзе будут использовать атомные часы

    ​Межконтинентальная биржа (ICE) подписала с Национальной физической лабораторией Великобритании (NPL) соглашение о синхронизации биржевого времени. Документ направлен на реализацию новых нормативных требований, вводимых с 3 января 2018 года в Евросоюзе в рамках MiFID II.
    432
  • 17/08/2017

    Космонавты МКС выведут на орбиту напечатанный на 3D-принтере российский спутник

    ​Российские космонавты 17 августа планируют выйти с МКС в открытый космос, в том числе чтобы запустить на орбиту Земли миниатюрный трехкилограммовый аппарат, единственная функция которого — вращаться вокруг Земли и подавать сигналы с орбиты.
    367
  • 25/05/2017

    «Физика рака» — ученые обсуждают в Томске «раковое цунами», накрывающее человечество

    На Международной конференции «Физика рака: трансдисциплинарные проблемы и клинические применения», которая проходит в эти дни в МКЦ ТПУ, прозвучит почти 50 пленарных докладов ученых России и зарубежных стран — США, Израиля, Франции, Германии, Китая, Греции, Италии, Словении, Сербии.
    846
  • 09/09/2016

    Разработки томичей заинтересовали Airbus Safran Launchers

    ​Представители компании Airbus Safran Launchers - лидера европейской космической промышленности заинтересовались технологиями и наработками сибирских ученых, сообщает пресс-служба Томского государственного университета.
    1029