​Проект «Космический урок», спутники, передовые технологии для летательных аппаратов и даже граничащие с фантастикой идеи лунных заправок – во всем этом можно найти томский след. Ученые наших вузов и НИИ десятки лет генерируют и воплощают в жизнь уникальные идеи, делающие космос ближе и понятнее. «ТН» рассказывают о шести таких разработках томских ученых, сделанных за последние годы. И хотя этот список далеко не полон, он твердо дает понять: дорога к звездам начинается в Томске.

Робот – друг человека

Томский университет систем управления и радиоэлектроники появился через год после того самого полета Юрия Гагарина. С тех пор создание технологий для исследования звездного пространства стало визитной карточкой вуза.

Одна из таких разработок – космороботы. В проекте создания «электроника» ТУСУР участвует совместно с ЦНИИ робототехники и технической кибернетики (Санкт-Петербург), ПАО «Сатурн» (Краснодар) и РКК «Энергия» имени Королева (Королев).

Речь о роботе, который будет помогать работающим на МКС космонавтам выполнять определенные задачи за пределами станции, то есть в открытом космосе. Во-первых, это удобно: косморобот может быть у человека на подхвате, например принесет или заменит инструменты. А во‑вторых, время пребывания людей за бортом МКС ограничено. А для робота таких лимитов не существует.

Ученые ТУСУРа занимаются созданием модуля контроля и управления для аккумуляторной батареи, которая обеспечит робота «живительной» электрической силой. Также томичи работают над вариантами коммутаторов для подзарядки космического робота. Это же устройство должно контролировать температуру его батареи, чтобы она не замерзла.

Мягкой посадки!

Специалисты Института оптики атмосферы имени Зуева (ИОА СО РАН) вместе с РКК «Энергия» работают над технологиями лидарного зондирования атмосферы. Разработка поможет спускать космические аппараты на Землю по исключительно нужной, правильной траектории.

Чтобы космонавты приземлились не в густой тайге и не на необитаемом острове, инженеры должны точно рассчитать параметры движения летательных аппаратов. Сейчас при расчетах используется модель так называемой стандартной атмосферы. Но проблема в том, что она не учитывает некоторые детали, например, время года, суток, географическое положение.

– Когда спускаемые аппараты пилотируемых космических кораблей и межпланетных станций возвращаются на Землю, необходимо погасить их скорость за счет торможения в атмосфере и осуществить мягкую посадку, – рассказывал Инновационному порталу Томской области главный научный сотрудник лаборатории лидарных методов ИОА СО РАН Валерий Маричев. – Для этого требуется знать характер колебаний плотности атмосферы, ведь даже небольшие ее изменения приводят к значительному отклонению траекторий спуска от расчетных, а также к росту перегрузок и даже механическим повреждениям спускаемого аппарата.

Томские ученые предложили определять плотность атмосферы с помощью специально сконструированного для этих целей лидара. По задумке разработчиков, он будет зондировать атмо­сферу на высоте до 80 км. Кроме того, его можно использовать для изучения изменений климата и при разработке аппаратуры для космических станций.

Лунные камни пустят в дело

Еще один космический проект томских ученых – лунный трактор. Им занимается ТУСУР. По мысли исследователей, благодаря такому агрегату люди смогут добывать в космосе полезные ископаемые. Кроме того, трактор будет перерабатывать лунный грунт – ригалит – и расщеплять воду из него на составляющие: водород и кислород. А это, в свою очередь, топливо для космических кораблей. Значит, в будущем космические корабли смогут залетать на Луну, чтобы заправить бак. И отправляться дальше – осваивать таинственные космические дали…

По мнению ученых ТУСУРа, трактор может появиться на Луне уже в обозримом будущем – через четыре-пять лет. Чтобы как можно скорее воплотить в жизнь, казалось бы, фантастический проект, томичи придумывают для лунного трактора системы управления, энергопитания и навигации.

А что в иллюминаторе?

Ученые Томского политехнического университета совместно с коллегами из Института физики прочности и материаловедения (ИФПМ СО РАН) и РКК «Энергия» разработали уникальные многослойные нанокомпозитные покрытия для иллюминаторов космических кораблей. У этой разработки нет не то что российских, но и мировых аналогов. Покрытия оставляют стекла иллюминаторов прозрачными и при этом надежно защищают их от ударов высокоскоростных космических микрочастиц.

Технология прошла все необходимые испытания и в конце 2015 года была запатентована. Теперь стекла иллюминаторов во всех российских космических аппаратах нового поколения будут обрабатываться в Томске.

То, как ведут себя томские покрытия в деле, космонавты уже проверили. Специально для этого они провели эксперимент на борту МКС: покрытия наносили и на стекла иллюминаторов, и на стекла солнечных батарей. Проверка прошла успешно.

Легко и прочно

Химики Томского государственного университета вместе с АО «Информационные спутниковые системы» имени академика Решетнева» (Железногорск) разработали для космических аппаратов керамическую «броню» на основе магния. Такое покрытие позволяет на треть уменьшить вес летательных аппаратов. А чем легче спутник, тем меньше ресурсов нужно для его запуска.

– Обычно для этих целей используются сплавы на основе алюминия, – пояснил профессор ТГУ Анатолий Мамаев. – Однако плотность алюминия выше плотности магния, то есть вес магния почти в два раза меньше. К сожалению, магний – непрочный материал, сам по себе он не применяется. Но его можно использовать вместе со специальными покрытиями, которые обеспечат высокую износостойкость и необходимую твердость деталей из магниевых сплавов.

Созданная томскими учеными технология позволяет получать покрытия с заданными свойствами. Такие составы можно использовать не только в космонавтике и авиации, но и в автомобилестроении, строительстве, электронике и других отраслях.

Не надо кипятиться!

Вместе с АО «Композит» (Королев) ученые ТУСУРа создают новое покрытие для радиаторов космических аппаратов. Для этих целей разработчики впервые предложили использовать соединение с модифицированными наночастицами пигмента сульфата бария и кремнийорганическим лаком. Радиаторы, на которые планируется наносить покрытие, отвечают за поддержку нужной температуры космического аппарата и помогают избежать его перегрева.

– Наша основная задача – обес­печить покрытию устойчивость к воздействию различных видов излучений, – говорит заведующий лабораторией радиационного и космического воздействия ТУСУРа Михаил Михайлов. – Взятый за основу пигмент сульфат бария, как ни странно, в космической отрасли не использовался никем в мире, несмотря на то что у него прекрасные характеристики – очень малый коэффициент поглощения солнечного излучения.

Чтобы повысить устойчивость покрытия, ученые подбирают нужный тип наночастиц, их концентрацию и способ введения. Разработка позволит уменьшить площадь радиаторов на космических аппаратах: сейчас она достигает 40 «квадратов».

ТУСУР исследует, как будет вести себя покрытие при всех видах космического излучения. Разработку проверят на имитаторе условий космического пространства. АО «Композит» с 2020 года планирует внедрять результаты проведенной вместе с вузом работы в жизнь. А пока ученым предстоит придумать, как наносить новое покрытие на металл.


Похожие новости

  • 16/02/2021

    Для исследования атмосферы разработали мобильный лидар

    Ученые из Института оптики атмосферы имени В.Е. Зуева СО РАН создают первый в мире мобильный озоновый лидар для исследований влияния индустриальных выбросов на состав воздуха, наблюдения за вулканической активностью, а также изучения атмосферы Арктики.
    789
  • 20/01/2018

    Томские ученые отмечены президентскими грантами и стипендиями

    Государственную поддержку в 2018–2019 годах получат ученые из Института оптики атмосферы (ИОА) им. В.Е. Зуева и Института физики прочности и материаловедения (ИФПМ) СО РАН. Президентские гранты получат пять молодых ученых – кандидатов наук.
    2328
  • 27/08/2020

    Круглый стол по развитию систем связи, ЭКБ и подготовки кадров для ОПК организовал ТУСУР на форуме «Армия - 2020»

    ​​​Томский госуниверситет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) организовал в рамках VI Международного военно-технического форума «Армия-2020» круглый стол «Перспективы развития современных систем связи, отечественной компонентной базы и подготовки кадров для оборонно-промышленного комплекса Российской Федерации».
    1022
  • 19/04/2021

    Томские учёные — космосу

    Развитие космической отрасли — один из главных приоритетов государственной политики, но новым свершениям и победам в космическом пространстве предшествует долгая работа, которая базируется на прорывных результатах, полученных российскими учеными, прошедших путь от оригинальных идей до передовых технологий.
    472
  • 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.
    1167
  • 04/09/2019

    Цитируемые ученые ТПУ: катализаторы из золота и оболочки для ТВЭЛов

    ​Проект «Цитируемые ученые ТПУ» подводит итоги публикационной активности ученых Томского политехнического университета за летний период. Самый высокоцитируемый соавтор статей ученых ТПУ имеет индекс Хирша 75, а самый высокорейтинговый журнал — импакт-фактор 9,405 (Green Chemistry, Q1).
    2240
  • 10/09/2019

    Исследования томских ученых помогут летчикам и снайперам

    ​Ученые Института оптики атмосферы им. В. Е. Зуева СО РАН (Томск) работают над методами коррекции оптических изображений и восстановления характеристик атмосферы.  «Проблемы восстановления искаженных изображений, а также определения характеристик самой искажающей среды часто возникают на практике: это важно при обеспечении безопасности взлета и посадки летательных аппаратов, при корректировке линии прицеливания, для повышения точности исследований в астрономии, микроскопии.
    753
  • 18/03/2021

    Учёные расширят перечень пригодных для 3D-печати материалов

    Ученые Томского государственного университета и ИФПМ СО РАН предложили новый способ 3D-принтинга, который позволяет использовать ранее недоступные для этого материалы: металлы, металлокерамику и даже высокоэнергетические материалы.
    1152
  • 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.
    1197
  • 07/07/2021

    Летающая лаборатория: что изучают на единственном в России научном воздушном судне

    ​Министр науки и высшего образования РФ Валерий Фальков п​осетил Томский Академгородок, где ознакомился с современными разработками и исследованиями.  В Институте оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского Отделения РАН Валерию Фалькову рассказали об уникальных исследованиях, которые проводят в летающей лаборатории.
    998