|
Саморемонтирующиеся космические аппараты
|
|
|
|
Благодаря новейшим композитным технологиям вскоре могут появиться конструкции космических аппаратов, способные к восстановлению. Швейцарские компании CompPair и CSEM совместно с бельгийской компанией Com&Sens в партнерстве с Европейским космическим агентством (ESA) модифицировали свой продукт из самовосстанавливающегося углеродного волокна для использования в космических перевозках.
|
|
|
|
Проект Cassandra (сокращенное название от Composite Autonomous SenSing AnD RepAir) включает датчики и нагревательный элемент, выполненные из композитного материала из углеродного волокна, что позволяет космическому аппарату автономно устранять начальные стадии повреждений.
|
|
|
|
Cassandra является частью проекта Европейского космического агентства по исследованию будущих инноваций в области космических перевозок (FIRST!) Целью которого является поиск и тестирование инновационных технологий, которые принесут пользу европейским космическим перевозкам.
|
|
|
|
Композитные материалы в космосе
|
|
|
|
Композитные материалы, такие как полимеры, армированные углеродным волокном, все чаще используются в конструкциях космических аппаратов. Они состоят из полимерной матрицы, усиленной слоями углеродных или стеклянных волокон. Это создает прочный и легкий материал, устойчивый к коррозии. Однако композитные материалы также чувствительны к повреждениям, особенно если они неоднократно летали в космос и обратно, и со временем могут образоваться небольшие трещины. Ремонт может быть дорогостоящим и длительным, а также может привести к нарушению целостности конструкции.
|
|
|
|
|
|
|
Учитывая это, компания CompPair разработала композиционный материал HealTech, который может "самовосстанавливаться". При нагревании материала содержащееся в нем заживляющее вещество активируется и восстанавливает свои свойства, устраняя повреждения, вызванные ударами или стрессом.
|
|
Обнаружение повреждений с помощью оптоволоконной сенсорной сети
|
|
|
|
Прототип композитной конструкции был создан путем интеграции сети волоконно-оптических датчиков в пропитанные смолой волокна HealTech. Датчики точно определяют любые повреждения конструкции. После нанесения материал нагревается с помощью встроенных алюминиевых решеток, напечатанных на 3D-принтере, до температуры 100-140°C.
|
|
|
|
Были протестированы различные образцы материала размером от 2х10 см до 40х40 см. В ходе испытаний были проверены эффективность контроля повреждений материала, равномерность нагрева и способность к самовосстановлению. Кроме того, были проведены испытания на термический удар для контроля реакции материала на типичные условия криогенного резервуара.
|
|
|
|
Следующий этап испытаний будет включать адаптацию материала к более крупной форме, например, к полному криогенному топливному резервуару.
|
|
|
|
Преимущества для Европы
|
|
|
|
Этот материал может сократить количество отходов, образующихся при космических полетах, и идеально подойдет для многоразовых пусковых установок. "Внедрение этой технологии в наши системы может принести огромную пользу космическим перевозкам, - говорит Бернард Декотиньи (Bernard Decotignie) из ЕКА. - Это поможет создать многоразовую космическую инфраструктуру и снизить затраты на полеты. Это действительно доказывает, что европейские инновации могут сделать для космического сектора".
|
|
|
|
Робин Тригейра, технический директор CompPair, сказал: "Я восхищен преимуществами автономности и долговечности, которые мы можем предложить будущим космическим аппаратам и пусковым установкам, сокращая разрыв между научной фантастикой и реальностью.
|
|
|
|
"Этот проект является важным шагом для CompPair в космической отрасли. HealTech открывает путь к беспрецедентному технологическому прогрессу в области мониторинга состояния композитных материалов и управления ими, наглядно демонстрируя возможности, которые открывают восстанавливаемые композиты для снижения затрат и повышения эффективности многоразовых космических конструкций".
|
|
|
|
Руководитель отдела исследований и разработок CompPair Сесилия Скаццоли (Cecilia Scazzoli) объясняет: "Я очень рада, что мы продемонстрировали, что композиты HealTech с системами мониторинга состояния и обогрева обладают автономным распознаванием повреждений и заживлением, а также высокой устойчивостью к микротрещинам. Это позволяет им удовлетворять высоким требованиям, предъявляемым к топливным бакам и многоразовым космическим конструкциям, а также открывает путь для создания более легких и удобных в обслуживании компонентов космических аппаратов".
|
|
|
|
Источник
|
