Уникальные многослойные нанокомпозитные покрытия, разработанные политехниками совместно с коллегами из Института физики прочности и материаловедения СО РАН (ИФПМ СО РАН) в рамках масштабного космического эксперимента «Пересвет» будут опробованы на российском сегменте Международной космической станции (РС МКС) в условиях открытого космического пространства.
Фото: roscosmos.ru / Орбитальная галерея Олега Артемьева.Напомним, уникальные многослойные нанокомпозитные покрытия, разработанные в Томске, не умеют аналогов в мире. Покрытия оставляют стекла прозрачными и при этом защищают их от ударов высокоскоростных космических микрочастиц. Новые покрытия разработаны при совместном участии научного коллектива кафедры физики высоких технологий в машиностроении ТПУ, РКК «Энергия» им. Королева и ИФПМ СО РАН. Технология прошла все необходимые испытания, в конце 2015 года был получен патент. В будущем все стекла для иллюминаторов российских космических аппаратов нового поколения будут обрабатываться в Томске.
«Космический эксперимент "Пересвет" запланирован на 2018-2020 годы. Координационный научно-технический совет по программам исследований на пилотируемых комплексах одобрил его проведение на МКС, подписано техническое задание.
В следующем году мы вместе с партнерами начнем подготовительную часть работ, образцы научной аппаратуры будут переданы в РКК "Энергия" для дальнейшего вывода на орбиту»,
— рассказал замдиректора по развитию Инженерной школы новых производственных технологий Томского политехнического университета Евгений Колубаев.
Добавим, космический эксперимент на борту РС МКС будет проводиться в несколько этапов. Первый предполагает размещение на наружной поверхности станции тестовых образцов стекла с нанопокрытием. Во время второго этапа космонавты должны будут провести ремонт образцов иллюминаторов российского сегмента станции.
«Во время первого этапа будут испытываться стекла не только для иллюминаторов, но и для фотоэлектрических преобразователей (солнечных батарей). Пластина для ФЭПов защищена кварцевым стеклом толщиной примерно 0,1 миллиметра. Такого тонкого стекла хватает для защиты от микромусора, но со временем на поверхности появляются дефекты, что сказывается на интенсивности излучения, попадающего на ФЭП. Следовательно, уменьшается и мощность солнечной батареи. Наблюдение за образцами будет вестись минимум год», — поясняет Евгений Колубаев.
Отметим, проведение эксперимента «Пересвет» предполагает выходы космонавтов за пределы РС МКС. По данным федеральных СМИ, обработка стекол иллюминаторов в открытом космосе будет проведена впервые в мировой практике.
«Второй этап эксперимента будет связан с выходом космонавта в открытый космос. С помощью специального инструмента, также уже разработанного томскими учеными, "заживляющее" покрытие будет наноситься на стекла иллюминаторов.
Эта мера позволит предотвратить дальнейшее разрушение поврежденных сегментов», — говорит заместитель директора.
Справка:
В ТПУ реализуется стратегическая академическая единица (САЕ) «Космическое материаловедение». САЕ — это междисциплинарный институт, созданный для реализации научно-исследовательских, магистерских и аспирантских программ. САЕ «Космическое материаловедение» направлена, например, на проектирование материалов с многоуровневой иерархической структурой для создания легких и надежных конструкций ракетно-космической техники нового поколения, создание оборудования и технологий нанесения функциональных градиентных радиационностойких покрытий элементов космических аппаратов, разработку технологий послойного (аддитивного) «выращивания» функциональных изделий в условиях космоса.
Прозрачные многослойные наноструктурные металлокерамические покрытия обладают высокой релаксационной способностью (свойство материала гасить энергию), что позволяет защитить стекло от ударов высокоскоростных микрочастиц. Такие покрытия имеют несколько разделительных границ между наноструктурными слоями специально подобранных материалов, что позволяет им рассеять энергию от удара вдоль поверхностного слоя стекла, избежав появления на нем кратера. Ученые поясняют, при бомбардировке микрочастиц со скоростью 5-8 км/с резко уменьшается количество образующихся кратеров. Это позволяет стеклу сохранять в течение длительного срока эксплуатации свои оптические свойства и прозрачность.