Специалисты НИИ ПММ и сотрудники предприятия ракетно-космической промышленности НПО им. С.А. Лавочкина получили совместный патент на новый способ защиты спутников. Метод, разработанный учеными ТГУ, был использован при изготовлении защитных конструкций космической обсерватории «Спектр-УФ», которую выведут на орбиту в 2021 году.
– Одна из главных опасностей, с которой сталкиваются спутники, находящиеся на орбите, – это мелкие фрагменты космического мусора и метеороидные частицы, приходящие из дальнего космоса. Метод, который мы запатентовали, разрабатывался специально для обеспечения сохранности корпуса космического телескопа по заказу одного из его главных разработчиков – НПО им. С.А. Лавочкина, – говорит заведующий отделом механики деформируемого твердого тела НИИ ПММ ТГУ Александр Герасимов.
Даже имея очень малый размер, всего 1,5-2 мм в диаметре, твердые частицы представляют большую опасность для объекта, который оказывается на их пути. Двигаясь со скоростью 8 км/с, они способны повредить спутник или вывести его из строя.
От больших техногенных осколков космические аппараты уводят с помощью маневров, от малых – защищают специальными металлическими экранами или металлическими сетками. У этих способов есть свои плюсы и минусы: экраны более надежны, но имеют большой вес; сетки легче, но менее эффективны. Основной недостаток сеток в том, что при попадании в заграждение под прямым углом либо близким к этому частицы пробивали его и повреждали корпус.
Ученые НИИ ПММ нашли способ решить эту проблему и обеспечить надежную защиту спутника, не увеличивая вес защитного устройства, – изменили конструкцию, принимающую на себя удары атакующих частиц.
– Вместо традиционных сеток, расположенных параллельно друг другу, мы предложили гофрированные, в которых ячейки имеют определенный угол наклона, – рассказывает профессор кафедры динамики полета ФТФ, ведущий научный сотрудник НИИ ПММ ТГУ Юрий Христенко. – Благодаря этому частицы практически не имеют возможности наносить удар под прямым углом. Двигаясь под углом к сетке, они разрушаются за счет увеличения количества соударений. При использовании обычных сеток коэффициент дробления – около 30%, на гофрированных сетках – 70%, то есть увеличивается более чем в 2 раза.
Эффективность двухсеточных гофрированных экранов подтверждена испытаниями, которые проводились в НИИ ПММ на баллистической установке, имитирующей воздействие различных элементов осколочно-метеороидной среды на космические аппараты.
Новый подход использован при строительстве астрофизической обсерватории «Спектр-УФ»для защиты топливных баков. Космическая обсерватория будет выведена на орбиту с помощью ракетоносителя «Протон-М», старт с космодрома «Байконур» запланирован на 2021 год.
Добавим, что «Спектр-УФ» будет единственным крупным инструментом для исследований космоса в ультрафиолетовом диапазоне после завершения работы космического телескопа «Хаббл» в 2021 году.
Космический комплекс «Спектр-УФ» предназначен для получения изображений в ультрафиолетовом и видимом диапазонах электромагнитного спектра с высоким угловым разрешением, а также для регистрации гамма-излучения в энергетическом диапазоне от 10 кэВ до 10 МэВ. Работу над проектом возглавляет Россия, основными партнерами являются Германия и Испания при поддержке международного астрономического сообщества.