Группа ученых НИИ прикладной математики и механики ТГУ провела теоретико-экспериментальное исследование взаимодействия и способов защиты элементов космических аппаратов от высокоскоростных ударников. Ученые создали методики и модели, позволяющие тестировать функциональные характеристики новых материалов в экстремальной среде в условиях максимальной нагрузки. Проект реализован при поддержке РНФ.

Частицы даже малого диаметра (1–2 мм) представляют серьезную опасность для живучести космических аппаратов. Двигаясь со скоростями свыше 5 км/с, они способны пробить корпус или вывести из строя аппаратуру.

– Теоретическая часть включала разработку новых алгоритмов и подходов для численного моделирования взаимодействия микрометеороидов и частиц космического мусора с преградой – корпусом космического корабля либо искусственного спутника, – рассказывает руководитель проекта Сергей Пашков. – Несмотря на то, что масса этих объектов крайне мала, двигаясь с космическими скоростями (на околоземной орбите частицы космического мусора достигают скорости до 16 км/с), они способны достаточно легко пробивать защитные панели на корпусе космического корабля. Для повышения живучести космических аппаратов создаются новые слоистые и композитные материалы. Нашей задачей было создать эффективные способы их испытания.

Ученые разработали численные методики, которые позволяют тестировать защитные конструкции (сетки, экраны) и материалы (алюминий, керамика и прочие), варьируя при этом скорость столкновения, нагрузку на преграду и другие параметры. Созданные модели деформирования и разрушения материалов позволяют проводить численные эксперименты, которые намного дешевле и быстрее, чем натурные испытания. Они перспективны для создания автоматизированной системы инженерных расчетов, позволяющей моделировать взрыв, соударение или иные ситуации высокоинтенсивного воздействия на материалы и конструкции.

– Под руководством ученого НИИ ПММ Юрия Христенко проведена серия экспериментов с использованием уникальной легкогазовой баллистической пушки, позволяющей ускорять частицы до космических скоростей. Установка, у которой аналогов мало не только в России, но и во всем мире, может метать различные ударники со скоростью до 8 километров в секунду, – поясняет Сергей Владимирович. – В ходе эксперимента была подтверждена точность теоретических моделей и численных расчетов, получены новые данные о воздействии ударников на разные преграды, в том числе – на стекла иллюминаторов и их защитные покрытия. Это важно с точки зрения сохранения прозрачности иллюминаторов и оптических приборов, которые также подвергаются ударам микрометеороидов и космической пыли. 

55012 2.jpg 


 

Часть расчетных работ в ходе реализации проекта проводили студенты ФТФ, обучающиеся по направлению «Механика деформируемых твёрдых сред». Сведения, полученные при поддержке гранта РНФ, помогут создавать новые легкие и прочные материалы и конструкции для защиты космических аппаратов.

Добавим, что одной из недавних разработок ученых НИИ ПММ является противометеорный экран в виде гофрированной стальной сетки. На изобретение получен совместный патент с НПО им. С.А. Лавочкина (патент на изобретение № 2623782). Его эффективность оказалась достаточно высокой по сравнению с имеющимися аналогами. Новый подход был использован при изготовлении защитных конструкций космической обсерватории «Спектр-УФ», которую выведут на орбиту в 2021 году.

 

Источники

Томские ученые разработали методику численного тестирования защиты спутников
ТАСС, 12/03/2019
Ученые ТГУ создали модели для совершенствования защиты спутников и МКС
Томский государственный университет (tsu.ru), 12/03/2019
Ученые ТГУ протестировали системы защиты спутников и МКС
РИА Томск (riatomsk.ru), 12/03/2019
Ученые ТГУ протестировали системы защиты спутников и МКС
Новости России (news-life.ru), 12/03/2019
В Томске разработаны модели для тестирования защиты спутников
The world news (theworldnews.net), 12/03/2019
В Томске разработаны модели для тестирования защиты спутников
ИА Regnum, 12/03/2019
Томские ученые разработали методику численного тестирования защиты спутников
Tomsk.4geo.ru, 12/03/2019
Томские ученые разработали методику численного тестирования защиты спутников
ВПК новости (vpk.name), 13/03/2019
Томские ученые разработали методику численного тестирования защиты спутников
Все о космосе (aboutspacejornal.net), 12/03/2019
Ученые ТГУ создали модели для совершенствования защиты спутников и МКС
Российский научный фонд (рнф.рф), 12/03/2019
Российская методика поможет улучшить защиту спутников от космического мусора
Chepa.net, 12/03/2019
Российская методика поможет улучшить защиту спутников от космического мусора
НовостIT (novostit.com), 12/03/2019
Российская методика поможет улучшить защиту спутников от космического мусора
3DNews.ru, 12/03/2019
Томская область: Ученые ТГУ создали модели для совершенствования защиты спутников и МКС
Молодежное информационное агентство (миамир.рф), 12/03/2019
Томские ученые начали тестировать систему защиты от космического мусора
ТомскПресс (tomskpress.ru), 12/03/2019
Томские ученые начали тестировать систему защиты от космического мусора
Gorodskoyportal.ru/tomsk, 12/03/2019
Томские ученые разработали методику создания моделей для тестирования защитных конструкций спутников при воздействии космического мусора
Сибирь Информ (sibfo.ru), 13/03/2019
Российская методика поможет улучшить защиту спутников от космического мусора
Город финансов (gorodfinansov.ru), 13/03/2019
От космоса защищаются на земле
Честное слово (chslovo.com), 20/03/2019
В НИИ ПММ ТГУ создали модели для совершенствования защиты спутников и МКС: Яндекс.Новости
Яндекс.Новости (news.yandex.ru), 21/03/2019
В НИИ ПММ ТГУ создали модели для совершенствования защиты спутников и МКС
1k.com.ua, 21/03/2019
В НИИ ПММ ТГУ создали модели для совершенствования защиты спутников и МКС
Научная Россия (scientificrussia.ru), 20/03/2019

Похожие новости

  • 07/11/2017

    ​Ученые ТПУ разрабатывают уникальную бронекерамику

    В Наноцентре Национального исследовательского Томского политехнического университета (ТПУ) разработали способ изготовления разнообразных функциональных изделий из прочной и ударновязкой нанокерамики, применив для прессования сухих нанопорошков пресс-формы специальной конструкции - ультразвуковые или коллекторные - вместо жидкофазных химических методов.
    827
  • 24/09/2018

    Томские ученые придумали «утюжок» для лесного пожара

    ​На территории Томской области периодически возникает до 50 очагов природных пожаров. Ничего лучше, чем вода, для борьбы с ними не придумали, но теплофизики Томского политехнического университета (ТПУ) рассчитали: традиционное метание "водяной бомбы" с самолета малоэффективно.
    351
  • 03/02/2017

    ТУСУР получит патент на изобретение

    ​Значимость изобретения томских ученых высока, поскольку запатентовано не устройство, а способ - способ компоновки печатных плат для цепей с резервированием (заявка № 2015137532, приоритет 02.09.2015).
    1057
  • 18/12/2017

    Ученые ТГУ синтезируют «скользкую» керамику

    Ученые лаборатории нанотехнологий металлургии Томского государственного университета (ТГУ) синтезируют "скользкую" керамику на основе отечественных компонентов.  Как рассказал инициатор проекта, старший научный сотрудник лаборатории Илья Жуков, уникальные свойства соединения бора, алюминия и магния несколько лет назад случайно обнаружили американские ученые.
    824
  • 30/03/2017

    ТУСУР завершает работу по созданию интеллектуальных покрытий для космических аппаратов

    В лаборатории радиационного и комического материаловедения ТУСУРа завершаются работы по созданию интеллектуальных отражающих покрытий на основе соединений титаната бария, нанесённых детонационным методом.
    1043
  • 28/08/2017

    Ученые ТУСУРа получили два патента на оригинальные изобретения

    ​Сотрудники научно-исследовательской лаборатории "Безопасность и электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств" (НИЛ "БЭМС РЭС") ТУСУРа разработали оригинальные конструкции климатической экранированной камеры и стола для биологических исследований.
    933
  • 31/10/2018

    Ученые ТПУ разрабатывают установку производства экономичных металлических порошков для 3D-печати

    ​Недавно Российский научный фонд (РНФ) поддержал проект ученых отделения промышленных технологий Юргинского технологического института Томского политеха. Политехники занимаются разработкой новой высокопроизводительной установки для получения металлических порошков, используемых для 3D-печати.
    296
  • 31/01/2019

    Томские радиофизики разрабатывают портативный глюкометр без забора крови

    ​​Ученые Томского госуниверситета разрабатывают новую технологию неинвазивной глюкометрии. К 2021 году они создадут действующий лабораторный макет электромагнитного датчика, который сможет точно определять концентрацию глюкозы в крови.
    359
  • 12/07/2017

    Робота-врача для военных создадут томские медики и инженеры​

    Ученые из НИИ кардиологии Томского национального исследовательского медицинского центра и Томского политехнического университета (ТПУ) планируют создать мобильного робота, который сможет оказывать первую медицинскую помощь пострадавшим в местах военных действий и ЧС.
    1051
  • 21/02/2017

    Разработки ТПУ для имплантологии выходят на стадию клинических испытаний

    ​Биодеградируемые имплантаты Томского политехнического университета выходят на стадию клинических испытаний. Как сообщают ученые ТПУ, на стадии доклинических исследований эффективность томских изделий уже доказана, и сегодня некоторые биоразлагаемые имплантаты Томского политеха сегодня частично используются в медицинской практике в одном из ведущих ортопедических центров России - Центре Илизарова.
    1921