​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

  • 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).
    287
  • 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.
    187
  • 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.
    1201
  • 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.
    473
  • 15/08/2017

    ТОП-5 самых интересных изобретений

    ​РВК продолжает знакомить с самыми интересными и заметными изобретениями, связанными с рынками и технологиями Национальной технологической инициативы (НТИ), проектным офисом которой является РВК.  1.
    1953
  • 15/08/2019

    Итоги конкурса на получение стипендии Президента Российской Федерации в 2019-2021 годах для молодых ученых и аспирантов

    Итоги конкурса на получение стипендии Президента Российской Федерации в 2019-2021 годах для молодых ученых и аспирантов, осуществляющих перспективные научные исследования и разработки по приоритетным направлениям модернизации российской экономики.
    552
  • 25/09/2018

    Ученые ИФПМ СО РАН раскрывают потенциал высокоэнтропийных сплавов

    ​Молодые сотрудники ИФПМ СО РАН участвуют в реализации научного проекта «Роль стехиометрического состава и внутренней структуры в формировании свойств и зарождении пластической деформации в высокоэнтропийных сплавах CoCrFeMnNi» при финансовой поддержке Российского научного фонда, грант № 17-79-10108.
    554
  • 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.
    1905
  • 25/09/2019

    Ученые ТГУ нашли новые пульсации в пламени «горелки» для тяжелого топлива

    Исследования нового устройства, созданного в Институте теплофизики Сибирского отделения Российской академии наук и предназначенного для бессажевого сжигания тяжёлого углеводородного топлива с паровой газификацией, провели на механико-математическом факультете.
    227
  • 10/03/2017

    Институт оптики атмосферы им. В.Е.Зуева СО РАН в числе победителей конкурса Лазерной ассоциации

    ​На 12-й международной специализированной выставке лазерной, оптической и оптоэлектронной техники «Фотоника. Мир лазеров и оптики-2017» подведены итоги традиционного конкурса Лазерной ассоциации на лучшую отечественную разработку в области лазерной аппаратуры и лазерно-оптических технологий.
    2574