Войти

Для защиты космических аппаратов предложили использовать алюминиевые «яйца»

1488
1
+1
Трехмерное изображение структуры из алюминиевых «яичных скорлупок», заполненных водой. Вторая алюминиевая пластина, которая размещается на расстоянии, не показана, чтобы было проще визуализировать геометрию
Трехмерное изображение структуры из алюминиевых «яичных скорлупок», заполненных водой. Вторая алюминиевая пластина, которая размещается на расстоянии, не показана, чтобы было проще визуализировать геометрию.
Источник изображения: Wang et al.

Китайские инженеры создали конструкцию из небольших полых алюминиевых элементов, напоминающих яичную скорлупу, и заполнили их водой. Затем разместили между алюминиевыми пластинами и проверили, как такая структура ведет себя при гиперскоростном ударе.

С увеличением количества пусков и спутников на орбите проблема космического мусора становится все острее. Отработавшие ступени ракет, неработающие аппараты, части разрушившихся конструкций — все это создает потенциальные риски как для новой техники, так и людей, которые работают в космосе.

На низкой околоземной орбите космический мусор сталкивается с другими объектами на гиперскоростях — средняя скорость таких столкновений составляет примерно 10 километров в секунду, а в некоторых случаях достигает 15 километров в секунду. 

Для защиты от столкновений на сверхвысоких скоростях используют щиты Уиппла и более сложные многослойные системы. Их принцип основан не на том, чтобы просто выдержать прямой удар. Внешний защитный слой разрушает летящую частицу, а при особенно высокой скорости может также расплавить или испарить ее.

Образовавшееся облако фрагментов распространяется по большей площади и за счет изменения распределения энергии и импульса наносит основной стенке аппарата гораздо меньший ущерб. Такие системы эффективны, но увеличивают массу, а дополнительная масса повышает требования к ракете-носителю и поднимает стоимость пуска. Поэтому инженеры ищут способы сделать защиту как можно легче.

Решения часто подсказывает природа. На этот раз инженеры обратили внимание на куриное яйцо.

Яичная скорлупа кажется хрупкой — при точечном ударе она легко трескается. Но благодаря изогнутой форме тонкая оболочка способна эффективно сопротивляться равномерно распределенной нагрузке: геометрия помогает скорлупе перераспределять внешнее давление по всей поверхности, делая ее прочной на сжатие. Прочность куриного яйца зависит не только от формы, но еще от толщины и структуры скорлупы, а также от направления механического воздействия.

Именно яичная скорлупа заинтересовала китайскую команду инженеров под руководством Вана Юйсиня (Yuxin Wang) из Даляньского технологического университета. Они создали 3D-печатные полые алюминиевые конструкции, повторяющие форму скорлупы, и заполнили их водой. Получившиеся ячеистые структуры затем разместили между алюминиевыми пластинами и испытали на сопротивление гиперскоростным ударам.

Конструкция работает за счет последовательной деформации. При ударе нагрузка сначала воздействует на ближайшую оболочку, затем распространяется на соседние элементы. Они деформируются последовательно, поэтому воздействие распределяется по большей площади, а энергия удара рассеивается по всей структуре.

Дополнительную роль играет вода внутри алюминиевых оболочек. При сильном ударе она начинает перемещаться внутри полости, дополнительно рассеивает энергию и ослабляет распространение ударной волны.

Инженеры также проверили, как расположение яйцевидных элементов влияет на защитные свойства конструкции, и установили, что лучше всего они работают в вертикальном положении, когда узкий конец оболочки обращен к верхней пластине. В оптимальной конфигурации водонаполненная яйцевидная структура позволила снизить скорость ударяющего тела примерно на 65 процентов. Для одной только алюминиевой пластины этот показатель составил 51 процент.

До практического применения новой защиты еще далеко. Специалистам предстоит доработать конструкцию и проверить ее в условиях, близких к реальным столкновениям с космическим мусором. Сейчас они подбирают оптимальную толщину стенок, соотношение высоты и диаметра оболочек и необходимый объем воды.

Научная работа опубликована в издании Journal of Applied Physics.

Игорь Байдов

Права на данный материал принадлежат
Материал размещён правообладателем в открытом доступе
  • В новости упоминаются
Страны
1 комментарий
№1
10.09.2026 23:01
Китайские и английские ученые доказали, что сотовые структуры эффективны при ударных нагрузках. Ну и молодцы.
0
Сообщить
Хотите оставить комментарий? Зарегистрируйтесь и/или Войдите и общайтесь!
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ
Ежедневная рассылка новостей ВПК на электронный почтовый ящик
  • Разделы новостей
  • Обсуждаемое
    Обновить
  • 13.10 02:25
  • 2
Комментарий к "Объект 292: Т-80 с огромной 152-мм пушкой. Зачем СССР поставил на танк орудие почти от самоходки"
  • 13.10 00:56
  • 1
Индия предложила план перемирия между Украиной и Россией из трёх пунктов
  • 13.10 00:09
  • 0
Комментарий к "«Рокоссовский спорил со Сталиным». План, спасший тысячи жизней"
  • 12.10 22:15
  • 1
Комментарий к "«Россия больше не дойная корова»: историк Спицын вскрыл истинную причину ярости Запада против Путина"
  • 12.10 21:37
  • 1
В УрФУ разработали титановый сплав, продлевающий срок эксплуатации авиадвигателей
  • 12.10 21:28
  • 1
Комментарий к "НАТО может перерезать важнейшую для России Балтийскую артерию "в течение нескольких часов" после начала атаки (The Times, Великобритания)"
  • 12.10 20:55
  • 1
После четырёхлетнего перерыва Россия и Словакия возвращают военных атташе
  • 12.10 20:02
  • 0
Комментарий к "Чем тактика современной войны в корне отличается от войны Второй Мировой"
  • 12.10 16:28
  • 0
Богодель: Раскрыта суть нового законопроекта минобороны Польши
  • 12.10 11:47
  • 2
Военный эксперт указал на крах украинской Fire Point
  • 12.10 10:54
  • 16424
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 12.10 09:28
  • 1
И снова о калининградском анклаве ("Запад упорно ведет дело к ядерной войне с Россией: сделан еще один шаг")
  • 12.10 06:04
  • 0
Комментарий к "Причины краха СССР: Как проиграть в «классики»"
  • 12.10 03:45
  • 1
НАТО проведет в Италии ядерные учения без ядерного оружия
  • 11.10 11:11
  • 2
Евкуров рассказал о новой тактике Армии России в зоне спецоперации