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. Чем-то по своему строению они напоминают оболочки морских раковин. Главный принцип – это чередование слоев интерметаллидов, способных задерживать крошечные летящие частицы, а также слоев титанового сплава», - рассказал Сергей Зелепугин, руководитель отдела структурной макрокинетики ТНЦ СО РАН.
В ИФМ УрО РАН под руководством старшего научного сотрудника Александра Пацелова 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 также 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 Сергей 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. 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 Зелепугин. – 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.
