Ученые из Томского научного центра СО РАН в кооперации с Томским государственным университетом ведут работы по созданию методов защиты поверхности космических аппаратов от повреждений и моделируют условия возникновения подобных чрезвычайных ситуаций на орбите.

В условиях космоса автоматические и пилотируемые аппараты постоянно подвергаются опасности. Дело в том, что околоземная орбита похожа на гигантскую свалку, только здесь вместо бытовых отходов — космический мусор. Встреча с крупным осколком техногенного происхождения может стать причиной серьезной аварии, и чтобы предотвратить это, необходимо изменить траекторию движения спутника.

Но вот столкновений с мелкими частицами мусора и метеорных тел, летящими с космическими скоростями, к сожалению, избежать нельзя. Кто-то спросит, ну какой вред они могут причинить массивному космическому аппарату, ведь они ничтожно малы? Конечно, малы, но и очень коварны! Даже объект диаметром всего в доли миллиметра, летящий со скоростью восемь километров в секунду, то есть значительно быстрее пули, способен повредить поверхность аппарата, пробить оболочку и вызвать сбои в работе оборудования на его борту.

Решением этой проблемы занимается объединенный коллектив из сотрудников ТНЦ СО РАН и НИИ прикладной математики и механики ТГУ. Ученые создают физико-математические модели, позволяющие спрогнозировать условия возникновения подобных ситуаций на орбите. Реализация проекта, получившего финансовую поддержку Российского научного фонда, предусматривает эксперименты на специальных установках, численное моделирование и, собственно, разработку технологических решений, обеспечивающих защиту космических аппаратов от внешних механических воздействий.

– Нашим научным коллективом проводятся эксперименты на уникальных баллистических установках, позволяющих в наземных условиях имитировать воздействие мелких частиц на космические аппараты, — рассказывает руководитель проекта, зав. отделом НИИПММ профессор, доктор физико-математических наук Александр Владимирович 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 экспериментальными методами большое значение имеет численное моделирование, осуществляемое на базе суперкомпьютера ТГУ «СКИФ Cyberia». Как поясняет зам. начальника отдела структурной макрокинетики ТНЦ СО РАН профессор, доктор физико-математических наук Сергей Алексеевич Зелепугин, математические модели позволяют спрогнозировать, каким образом  поведут себя те или иные конструкции в ситуациях с заданными условиями внешнего воздействия.

В рамках реализации проекта РНФ ученые должны создать новые установки для высокоскоростного метания, позволяющие проводить еще более сложные эксперименты, а также разработать так называемый SPH-метод, позволяющий в несколько раз повысить эффективность и скорость проводимых расчетов (его применение дает возможность эффективно рассчитывать процессы высокоскоростного соударения и фрагментации).

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». Профессор Герасимов объясняет принцип действия конструкций:

— Нами доказано, что практически стопроцентный уровень безопасности от маленьких частиц гарантирует использование комбинированной защиты — двухслойных экранов, выполненных из сетки и сплошного материала. Специальная 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.

Как отметил Сергей Зелепугин, в перспективе планируется изучить возможность применения для защиты перспективных слоистых материалов, чем-то напоминающих 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, в США.

Пресс-служба Томского научного центра СО РАН

Источники

Ученые ТНЦ СО РАН ведут работы по созданию методов защиты поверхности космических аппаратов от повреждений | ФАНО России
Федеральное агентство научных организаций (fano.gov.ru), 18/09/2017
Сибирские ученые создают методы защиты поверхности космических аппаратов от повреждений
Наука в Сибири (sbras.info), 19/09/2017
В Томском научном центре разрабатывают защиту космических кораблей от мелких частиц
ИноТомск (inotomsk.ru), 19/09/2017
КОСМИЧЕСКИЕ КАРТЫ
Аргументы и Факты # Кемерово, 20/09/2017
КОСМИЧЕСКИЕ КАРТЫ
Аргументы и Факты # Омск, 20/09/2017
КОСМИЧЕСКИЕ КАРТЫ
Аргументы и Факты # Томск, 20/09/2017
КОСМИЧЕСКИЕ КАРТЫ
Аргументы и Факты # Сибирь, 20/09/2017
Сибирские ученые создают методы защиты поверхности космических аппаратов от повреждений
Российский научный фонд (рнф.рф), 19/09/2017
Ученые ТНЦ СО РАН ведут работы по созданию методов защиты поверхности космических аппаратов от повреждений
Polpred.com, 19/09/2017
Ученые ТНЦ СО РАН ведут работы по созданию методов защиты поверхности космических аппаратов от повреждений
Nanonewsnet.ru, 19/09/2017

Похожие новости

  • 25/10/2017

    Сибирские ученые дистанционно определят виды болотных растений

    Радиофизики ТГУ совместно с учеными из Института водных и экологических проблем СО РАН изучили диэлектрические характеристики болотных растений. Они выяснили, что вид растительности можно определить на расстоянии – по особенностям строения их надземной части, используя средства дистанционного зондирования Земли.
    176
  • 11/08/2016

    В ТГУ создан консорциум по созданию костных имплантатов

    ​Томский государственный университет и ИФПМ СО РАН, которые занимаются созданием новых материалов, инициировали создание сетевого центра реконструкции дефектов черепно-лицевой области, сообщает пресс-служба ТГУ.
    1186
  • 17/04/2017

    Томские ученые нашли способ повысить прочность газопроводов в Арктике

    ​Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) и Института физики прочности и материаловедения (ИФПМ) СО РАН предлагают новый способ повышения прочности трубопроводов, которые в морозы становятся более хрупкими, сообщил РИА Томск академик РАН Виктор Панин.
    391
  • 02/05/2017

    Швейцарская компания использует буровую установку ТПУ для добычи геотермальной энергии

    ​Ученые Томского политехнического университета провели первый этап испытаний электроразрядной буровой установки, использование которой позволит значительно снизить затраты на бурение крепких пород. Работы над проектом ведутся в рамках контракта со швейцарской компанией SwissGeoPower, представитель которой профессор Ханс-Оливер Шигг посетил ТПУ.
    371
  • 04/10/2016

    В Томске создадут «рой» малых спутников в помощь сельскому хозяйству

    ​Томский политехнический университет (ТПУ) и томский Институт физики прочности и материаловедения СО РАН (ИФПМ СО РАН) выступят одними из инициаторов проекта по созданию группировки малых космических аппаратов для прорывных технологий в сфере сельского хозяйства, который планируется запустить в 2017 году.
    1067
  • 14/11/2016

    Томские ученые разработали технологию 3D-печати в невесомости

    Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Института физики прочности и материаловедения СО РАН разрабатывают 3D-принтер, который позволит российским космонавтам печатать детали, необходимые для работы с оборудованием Международной космической станции (МКС).
    656
  • 22/12/2016

    Международный центр испытаний материалов для работы в экстремальных условиях открылся в ТПУ

    Состоялось открытие Международного сетевого научно-образовательного центра ресурсных испытаний материалов Томского политехнического университета. Здесь ученые будут проводить оценку механических свойств в процессе создания новых материалов и конструкций, исследовать долговечность деталей и конструкций, разрабатывать научные основы перспективных методов повышения ресурсных характеристик новых материалов.
    659
  • 18/05/2017

    Ученые ТПУ, ИФПМ СО РАН и компания «ТЭТА» создали 3D-принтер для печати ракетных двигателей

    В рамках IV форума молодых ученых U-NOVUS состоялась презентация первого отечественного 3D-принтера, печатающего изделия из металлической проволоки с помощью электронно-лучевой технологии.  Особенность разработанного в Томске принтера в том, что печать производится не порошковыми материалами, а металлической проволокой.
    540
  • 24/07/2017

    Начинаются подготовительные работы к запуску спутника «Томск-ТПУ-120» в открытый космос

    ​​24 июля экипаж российского сегмента Международной космической станции (МКС) проверит работоспособность спутника "Томск-ТПУ-120" перед запуском аппарата в открытый космос. Сам запуск запланирован на 17 августа.
    361
  • 28/04/2017

    Томские ученые готовы поставить в Милан уникальную машину для имплантатов

    ​Ученые томского Института сильноточной электроники (ИСЭ) СО РАН планируют до конца 2017 года поставить в Миланский политехнический университет уникальную машину для обработки поверхностей. Она может применяться, как в изготовлении медицинских имплантатов, так и в машиностроительной отрасли, сообщил ученый секретарь Томского научного центра Алексей Марков.
    446