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

  • 09/04/2019

    Три экспериментальные разработки томских ученых проверят на МКС

    ​Институт физики прочности и материаловедения СО РАН и РКК «Энергия» вместе с ТПУ и ТГУ готовят эксперименты, которые проведут на Международной космической станции. Как сообщили НИА Томск в пресс-службе администрации Томской области, ученые ИФПМ СО РАН и ТПУ завершили разработку конструкторской документации для изготовления российского 3D-принтера, который сможет работать в космосе и изготавливать детали из полимерного волокна на борту МКС.
    623
  • 12/01/2017

    ТНЦ СО РАН: Как ракушка материаловедам помогла?

    В течение одиннадцати лет успешно развивается международное сотрудничество между отделом структурной макрокинетики ТНЦ СО РАН и Харбинским инженерным университетом по направлению, связанному с разработкой многослойных металло-интерметаллидных композиционных материалов и моделированию процессов их разрушения.
    2075
  • 12/11/2019

    В Томске создадут новые высокотехнологичные производства

    ​Институт физики прочности и материаловедения СО РАН (Томск) в кооперации с ведущими университетами и промышленными предприятиями России стал победителем конкурса на право получения субсидий для реализации комплексных проектов по созданию высокотехнологичных производств в рамках постановления Правительства РФ.
    322
  • 31/01/2018

    На что будет способен создаваемый в Томске 3D-принтер

    ​Россия может стать к 2020 году четвертой страной в мире, производящей 3D-принтеры для печати больших металлических деталей на основе электронно-лучевой технологии. Такое оборудование разрабатывают по федеральному гранту ученые томского Института физики прочности и материаловедения (ИФПМ) Сибирского отделения Российской академии наук.
    906
  • 28/10/2019

    Томичи готовятся запустить 3D-принтеры в космосе

    Коллектив ученых из Томского политехнического университета и Института физики прочности и материаловедения СО РАН совместно с РКК «Энергия» готовят эксперимент по 3D-печати композитным пластиком в условиях космоса.
    228
  • 28/12/2016

    Термостойкий материал нового поколения прошел испытания

    ​На базе головной организации Федерального космического агентства - ЦНИИ МАШ - прошли испытания термостойкого материала нового поколения, созданного учеными ФТФ ТГУ и ИФПМ СО РАН для применения в ракетостроении.
    1800
  • 20/05/2017

    ФАНО России и «Роскосмос» вышли на орбиту сотрудничества

    ​В Томске состоялось совещание Межведомственного проектного офиса ФАНО России и ГК "Роскосмос". На встрече представители ФАНО России, госкорпорации "Роскосмос", академических институтов, администрации Томской области, вузов и предприятий космической отрасли обсудили вопросы координации работ по созданию российского электронно-лучевого оборудования и технологий для аддитивного производства металлических крупногабаритных деталей (3D-печати) для ракетно-космической техники.
    1688
  • 08/05/2018

    Томские ученые разработали быстрый способ печати имплантов нового поколения

    Ученые лаборатории медицинских материалов ТГУ, в которую входят сотрудники университета, ИФПМ СО РАН и НИИ онкологии ТНИМЦ, работают над созданием прямого способа печати имплантов для замены утраченных фрагментов кости.
    1553
  • 26/10/2016

    Новый вектор развития: итоги конференции «Перспективные материалы с иерархической структурой для новых технологий и надежных конструкций»

    Достижения современного материаловедения обеспечивают безопасность авиаперевозок, применяются в медицине, помогают в освоении дальнего космоса и в развитии атомной энергетики, транспорта и новых производственных технологий, - иными словами, там, где стандартные решение не работают.
    2278
  • 14/04/2018

    Сибирские ученые участвуют в международной инициативе «Космический урок»

    ​ Сибирские ученые участвуют в международной инициативе «Космический урок» и расширяют ее границы. Космонавты с орбиты и ученые из телевизионной студии рассказывают о множестве интересных вещей. Наиболее дорогостоящее сооружение всех времен и народов — не Большой адронный коллайдер, не атомный авианосец и не олимпийский комплекс в Сочи.
    987