Ученые Томского научного центра СО РАН в кооперации с коллегами из Томского госуниверситета, Института физики металлов УрО РАН и Харбинского инженерного университета ведут работы по созданию методов защиты поверхности космических аппаратов от повреждений, моделированию условий возникновения подобных чрезвычайных ситуаций на орбите и формированию нового перспективного класса слоистых материалов для авиа- и ракетостроения. Этот проект получил финансовую поддержку Российского научного фонда.

Космос — это очень агрессивная среда, находясь в которой автоматические и пилотируемые аппараты постоянно подвергаются опасности. Любая встреча с крупным осколком техногенного происхождения может стать причиной серьезной аварии, а столкновение с мелкими частицами космического мусора и метеорных тел (даже если размер объекта на наш взгляд ничтожно мал — это какие-то доли миллиметра) может привести к повреждениям поверхности аппарата и сбоям в работе оборудования на его борту. Поэтому одна из приоритетных задач — исключить подобные ситуации, обеспечив надежность всех элементов и конструкций аппарата.

— Одно из направлений, которое активно развивается в ходе выполнение гранта, это создание уникальных слоистых материалов, — рассказывает руководитель отдела структурной макрокинетики ТНЦ СО РАН доктор физико-математических наук Сергей Алексеевич Зелепугин. — Чем-то по своему строению они напоминают оболочки морских раковин, главный принцип — это чередование слоев интерметаллидов, способных задерживать крошечные летящие частицы, и слоев титанового сплава.

В Институте физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН под руководством старшего научного сотрудника кандидата физико-математических наук Александра Михайлович Пацелова была создана экспериментальная установка, позволяющая проводить синтез подобных материалов. Уже достигнуты первые успехи — получены образцы подобных слоистых материалов, имеющие высокий уровень прочности.

Следует отметить, что эта научная тематика активно развивается в Китае: в Харбинском инженерном университете добились синтеза многослойных материалов с добавлением нановолокон, что положительно влияет на их прочностные свойства.

— Значимую роль в процессе создания новых материалов играет именно математическое моделирование, — отметил С.А. Зелепугин. — Мы тесно взаимодействуем с российскими и китайскими партнерами, которые работают в этом направлении. Применение программных комплексов и моделей, созданных в ТНЦ СО РАН, помогает ученым подобрать оптимальные толщины слоев.

Настоящим прорывом можно считать создание объединенного программного комплекса, который включает несколько численных методов и позволяет описывать все стадии поведения сплошной среды в процессе высокоскоростного нагружения и разрушения. Эти работы ведутся под руководством старшего научного сотрудника лаборатории прочности отдела механики деформируемого твердого тела Научно-исследовательского института прикладной математики и механики ТГУ кандидата физико-математических наук Романа Олеговича Черепанова. В основе нового объединенного программного комплекса, способного справиться с этой задачей, лежат несколько комплексов, созданных ранее специалистами ТНЦ СО РАН и ТГУ. Его применение позволит значительно повысить эффективность проводимых вычислительных экспериментов и лучше изучить поведение материалов в условиях открытого космоса.

— Одна из важнейших задач современной механики — это исследование проблемы удара группы тел по преграде: процесс множественного удара всегда был очень сложен для математического и физического моделирования, — поясняет Сергей Алексеевич. — Особенно это касалось стадии формирования потока осколков, их разлета и последующего взаимодействия. Ранее существовавшие модели не позволяли детально описать процесс взаимодействия потока осколков с поверхностью летательного аппарата.

Результаты, полученные объединенным научным коллективом, подтверждены патентами и получили признание как в России, так и за рубежом: в Англии, Португалии, Южной Корее, в Китае и США.

Ольга Булгакова, ТНЦ СО РАН

Источники

Раковина для космического корабля: в России ведут разработку систему защиты летательных аппаратов
ПолитРоссия (politros.com), 11/04/2018
Раковина для космического корабля: в России ведут разработку систему защиты летательных аппаратов
123ru.net, 11/04/2018
Томские ученые разрабатывают систему защиты космических кораблей от повреждений
Редкие земли (rareearth.ru), 11/04/2018
Томские ученые разрабатывают систему защиты космических кораблей от повреждений
ИноТомск (inotomsk.ru), 11/04/2018
Защитить космический корабль поможет математика
Наука в Сибири (sbras.info), 12/04/2018
Томские ученые разрабатывают систему защиты космических кораблей от повреждений
В Томске (news.vtomske.ru), 12/04/2018
Томские ученые разрабатывают систему защиты космических кораблей
Томск.ру (tomsk.ru), 12/04/2018
Главная: Томские ученые разрабатывают систему защиты космических кораблей
123ru.net, 12/04/2018
Главная: Томские ученые разрабатывают систему защиты космических кораблей
Gorodskoyportal.ru/tomsk, 12/04/2018
Математика защитит космические корабли
Новости всемирной сети (news-w.com), 14/04/2018
Математика защитит космические корабли
Русская планета (rusplt.ru), 13/04/2018

Похожие новости

  • 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.
    1717
  • 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.
    958
  • 13/06/2018

    Ученые создали метод, позволяющий отслеживать развитие мозга плода в утробе матери

    Ученые из Международного томографического центра СО РАН, Томского государственного университета и Университета Вашингтона (США) разработали способ, позволяющий внутриутробно определять степень миелинизации головного мозга плода на самых начальных этапах.
    466
  • 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.
    1467
  • 29/01/2018

    3D – принтеры для печати сердца будут стоять в каждой клинике

    ​Аортальный стеноз, коарктация аорты, транспозиция магистральных сосудов, тотальная аномалия впадения легочных вен, тетрада Фалло — в современной медицине насчитываются десятки видов пороков сердца, которые бывают как врожденными, так и приобретенными.
    803
  • 28/06/2016

    Китайские синоптики будут использовать разработки российских ученых

    ​Холдинг "Швабе" (ГК "Ростех") в середине июня заключил долгосрочный контракт на поставку дифракционных решеток в Китай. Изделия холдинга будут задействованы в лидаре, предназначенном для дистанционного определения температуры и давления атмосферного воздуха на высотах до трех км.
    1096
  • 30/03/2018

    Российские ученые разрабатывают методы защиты поверхности космических аппаратов

    Ученые Томского научного центра СО РАН (далее - ТНЦ СО РАН) и Института физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН (далее - ИФМ УрО РАН) ведут работы по созданию методов защиты поверхности космических аппаратов от повреждений, моделированию условий возникновения подобных чрезвычайных ситуаций на орбите и формированию нового перспективного класса слоистых материалов для авиа- и ракетостроения.
    428
  • 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.
    1002
  • 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.
    457
  • 21/01/2017

    10 ярких российских хайтек-стартапов

    Эти проекты громко заявили о себе в 2016 году и имеют все шансы, чтобы превратиться в компании, стоящие многие миллионы долларов. Запомните их! Несмотря на падение венчурной активности в России, кризисные годы стали этапными для целого ряда молодых компаний.
    1446