Частицы даже малого диаметра (1–2 мм) представляют серьезную опасность для живучести космических аппаратов. Двигаясь со скоростями свыше 5 км/с, они способны пробить корпус или вывести из строя аппаратуру.
– Теоретическая часть включала разработку новых алгоритмов и подходов для численного моделирования взаимодействия микрометеороидов и частиц космического мусора с преградой – корпусом космического корабля либо искусственного спутника, – рассказывает руководитель проекта Сергей Пашков. – Несмотря на то, что масса этих объектов крайне мала, двигаясь с космическими скоростями (на околоземной орбите частицы космического мусора достигают скорости до 16 км/с), они способны достаточно легко пробивать защитные панели на корпусе космического корабля. Для повышения живучести космических аппаратов создаются новые слоистые и композитные материалы. Нашей задачей было создать эффективные способы их испытания.
Ученые разработали численные методики, которые позволяют тестировать защитные конструкции (сетки, экраны) и материалы (алюминий, керамика и прочие), варьируя при этом скорость столкновения, нагрузку на преграду и другие параметры. Созданные модели деформирования и разрушения материалов позволяют проводить численные эксперименты, которые намного дешевле и быстрее, чем натурные испытания. Они перспективны для создания автоматизированной системы инженерных расчетов, позволяющей моделировать взрыв, соударение или иные ситуации высокоинтенсивного воздействия на материалы и конструкции.
– Под руководством ученого НИИ ПММ Юрия Христенко проведена серия экспериментов с использованием уникальной легкогазовой баллистической пушки, позволяющей ускорять частицы до космических скоростей. Установка, у которой аналогов мало не только в России, но и во всем мире, может метать различные ударники со скоростью до 8 километров в секунду, – поясняет Сергей Владимирович. – В ходе эксперимента была подтверждена точность теоретических моделей и численных расчетов, получены новые данные о воздействии ударников на разные преграды, в том числе – на стекла иллюминаторов и их защитные покрытия. Это важно с точки зрения сохранения прозрачности иллюминаторов и оптических приборов, которые также подвергаются ударам микрометеороидов и космической пыли.
Источник: пресс-служба ТГУ
Часть расчетных работ в ходе реализации проекта проводили студенты ФТФ, обучающиеся по направлению «Механика деформируемых твёрдых сред». Сведения, полученные при поддержке гранта РНФ, помогут создавать новые легкие и прочные материалы и конструкции для защиты космических аппаратов.
Добавим, что одной из недавних разработок ученых НИИ ПММ является противометеорный экран в виде гофрированной стальной сетки. На изобретение получен совместный патент с НПО им. С.А. Лавочкина (патент на изобретение № 2623782). Его эффективность оказалась достаточно высокой по сравнению с имеющимися аналогами. Новый подход был использован при изготовлении защитных конструкций космической обсерватории «Спектр-УФ», которую выведут на орбиту в 2021 году.
