ТОМСК, 12 апр – РИА Томск, Карина Сапунова. Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) не первый год занимаются созданием технологий и материалов для космоса. Часть из них начнут применять в ближайшем будущем, некоторые находятся в стадии разработки. Ко Дню космонавтики корреспондент РИА Томск попросила политехников пофантазировать и "собрать" из своих разработок несуществующий летательный объект.
День космонавтики отмечается ежегодно 12 апреля, после того как в 1962 году, в первую годовщину полета человека в космос, был подписан правительственный указ об учреждении в СССР нового праздника. Спустя шесть лет событие получило международный статус, был учрежден День авиации и космонавтики.
© РИА Томск. Лариса Лавникович
НЛО из томских разработок
Солнечные батареи
Одним из источников энергии для современных космических аппаратов обычно служат солнечные аккумуляторы. Студент ТПУ Александр Петрусев с первого курса занимается разработкой трекера, который заставляет солнечные батареи поворачиваться вслед за движением Солнца, что позволяет им "ловить" максимальное количество света.
"Сейчас трекеры используются в Томске на крыше бизнес-инкубатора ТПУ и в частном доме на Алтае. Это готовые приборы, которые успешно проходят промышленные испытания, вырабатывают электроэнергию", – рассказал Петрусев.
© официальный сайт "Роскосмоса", Мария Лысцева
От существующих аналогов устройство отличает возможность работы от постоянного тока – то есть за счет непреобразованной энергии, вырабатываемой солнечными батареями; это делает систему дешевле. Кроме того, трекер изначально предназначен для российских условий и способен работать даже в тридцатиградусные морозы. Эти преимущества пригодятся прибору и в космосе, где его теоретически можно использовать.
Покрытие для иллюминаторов
Покрытие, разработанное учеными ТПУ и Института физики
прочности и материаловедения (ИФПМ) СО РАН, абсолютно прозрачно и не мешает любоваться видом из иллюминаторов. При этом оно эффективно рассеивает энергию удара
высокоскоростных частиц, предотвращая образование на поверхности стекла
кратеров, ухудшающих его оптические характеристики.
"Сейчас покрытия прошли все необходимые испытания. Они готовы
к внедрению на новых типах космических кораблей – есть уже решение о применении
иллюминаторов с этим покрытием", – рассказал замдиректора
Института физики высоких технологий ТПУ Евгений Колубаев.
3D-принтер
Космические аппараты будущего будут работать не только на орбите, но и совершать полеты в дальний космос. И в этом случае придется решать ряд специфичных задач. Например, откуда-то брать запчасти для корабля. Одно из последних изобретений политехников – 3D-принтер для печати в невесомости.
© предоставлено пресс-службой ТПУ
Томский 3D-принтер
Как пояснил РИА Томск Колубаев, принтер позволит печатать необходимые инструменты и запчасти непосредственно на борту корабля или космической станции. Это важно для космонавтов – им не придется ждать доставки нужных деталей с Земли, а привезти расходный материал для принтера гораздо проще и дешевле.
"В дальнейшем – расчет на применение аддитивных технологий во время полетов в дальний космос, когда невозможна доставка деталей. Этот проект включен в программу долгосрочных научных исследований на борту Международной космической станции. В конце 2018 года мы должны передать 3D-принтер РКК "Энергия" имени Королева, и с первой возможностью его отправят на борт станции на грузовом корабле", – отметил Колубаев.
Для печати будут применяться специальные материалы отечественного производства, сертифицированные для использования на МКС. Эти материалы и принтер должны быть не только надежны, но и нетоксичны. "На космическом корабле нет возможности открывать форточки и проветривать помещения", – шутит Колубаев.
Напечатанные стены и капсулы
Спускаемые капсулы, внутренние перегородки, несущие конструкции, панели и
ряд других элементов фантазийного НЛО ученые ТПУ предлагают напечатать на 3D-принтере.
Опыт печати конструкций для космоса у них уже есть: в 2016 году политехники
собрали и отправили на орбиту наноспутник. Корпус аппарата и теплоизоляционный
слой для батарейного блока были напечатаны на 3D-принтере из полимеров и керамических
материалов – до этого никто в мире такого не делал. В будущем ТПУ,
предположительно, будет печатать корпуса для других спутников.
с сайта ТПУКосмонавты МКС с наноспутником ТПУ
"Сейчас мы испытываем другие материалы. Ряд жидкокристаллических
полимеров и полимеров на основе полиэфирэфиркетона", – сообщил директор
центра "Современные производственные технологии" Василий Федоров.
Он пояснил, что жидкокристаллические полимеры – материалы, которые при
печати направленно кристаллизуются, становясь более крепкими. Прочности им придает и миниатюрная "арматура" – добавленные в
"чернила" армирующие волокна-стрежни.
Оба типа материалов более устойчивы к радиации и температурному воздействию, чем те, которые в ТПУ использовали для корпуса наноспутника. Кроме того, они нетоксичны, а значит, не вредят человеку и окружающей среде.
"Сейчас они используются для точного литья или для изделий, применяемых
при поверхностном монтаже печатных плат. Успешный опыт применения армированных композитов для 3D-печати в мире есть. А вот работать с
жидкокристаллическими полимерами тяжело, мало кто за это берется", – добавил Федоров.
Роборуки
Для работ в открытом космосе политехники предлагают
использовать специальные манипуляторы.
© предоставлено пресс-службой ТПУ
Манипулятор, разработанный в ТПУ
"Аппарат состоит из двух частей: изготовленная на
3D-принтере рука и перчатка с присоединенными к ней сенсорами. Человек надевает
перчатку – и манипулятор повторяет движения кисти руки", – пояснили в
пресс-службе вуза.
Уточняется, что устройство можно было бы установить на
внешней стороне станции, чтобы производить ремонт и другие работы без выхода
астронавтов в открытый космос.
Защитные покрытия
По заказу предприятий космической отрасли ученые ТПУ
разрабатывают технологии нанесения защитных покрытий для спутников. Например,
один из проектов связан с покрытиями для спутников ГЛОНАСС.
"В космосе большое число частиц света взаимодействует
с поверхностью спутника. И мы стараемся отразить их с помощью специальных
зеркал. Но "выбитые" при таком взаимодействии электроны создают
сильные электрические поля, которые могут вызвать пробои, что приведет к
разрушению оболочки спутника. И если такое произошло, то аппарат больше не
жилец", – рассказывает заведующий кафедрой экспериментальной физики
Валерий Кривобоков.
Чтобы этого не допустить, спутники покрывают сложными по
составу многослойными покрытиями. Для практической реализации этой технологии в
ТПУ была создана и на одном из заводов Сибири запущена в эксплуатацию
специальная плазменная установка.