Сотрудники НИИ ПММ совместно с учеными ФТФ ТГУ приступили к изучению взаимодействия космических аппаратов с высокоскоростными ударниками – мелкими метеорами и осколками космического мусора. Данные, полученные в ходе теоретико-экспериментальных исследований, лягут в основу новых методов защиты спутников.
– В настоящее время на околоземной орбите находится огромное количество техногенных осколков различных размеров, образовавшихся в процессе разрушения последних ступеней ракет-носителей, разгонных блоков, других космических аппаратов и устройств, – говорит заведующий отделом механики деформируемого твердого тела НИИ ПММ ТГУ Александр Герасимов. – Каждый из этих объектов представляет серьезную угрозу безопасности автоматических и пилотируемых космических объектов.
Не меньшую угрозу несут и метеорные частицы естественного происхождения, приходящие из дальнего космоса. Объект диаметром всего один сантиметр, летящий со скоростью 8 километров в секунду, способен разрушить поверхность любого спутника и вывести его из строя его системы и оборудование. Количество космического мусора ежегодно увеличивается на несколько тысяч единиц, поэтому потребность в новых методах противоударной защиты объектов крайне высока.
Одним из таких способов является установка экрана, ударяясь о который, атакующий объект должен разрушиться с последующим боковым разлетом фрагментов. Чтобы эта схема эффективно работала, необходимо учесть множество аспектов, в первую очередь – особенности поведения того или иного материала при контакте с высокоскоростными ударниками.
Группа ученых ТГУ произведет расчеты, которые помогут увеличить КПД защитной конструкции – повысить ее прочность, сохраняя при этом малый вес экрана. В качестве перспективы для его изготовления рассматривается применение функционально-градиентных материалов, состоящих из твердых зерен карбидов, нитридов, частиц и соединений разных металлов. Их концентрация в слоях сплава различна, что обеспечивает материалу высокую твердость и большую ударную вязкость. Посредством численного моделирования исследователи подберут оптимальные схемы защитных экранов.
У ученых НИИ ПММ накоплен большой опыт проведения подобных изысканий. В недавнем прошлом они разработали защиту для нескольких космических аппаратов, в том числе исследовательского спутника«Спектр-УФ», запуск которого запланирован на 2017-2018 гг.
Добавим, что новый проект исследователей ТГУ стал победителем конкурса Российского научного фонда и осуществляется при финансовой поддержке РНФ.