Войти

Не сгореть у Солнца: ученые помогут приблизиться к звезде

2222
1
0
Источник изображения: Фото: Global Look Press/Cover Images

Новые конструкции защитят аппараты, летающие около раскаленных объектов и на гиперзвуковых скоростях

Разработка российских ученых позволит подлететь к Солнцу ближе, чем это могут сегодня зарубежные космические аппараты. В МАИ создали методику проектирования тепловой защиты конструкций аэрокосмической техники. В частности, исследователи предлагают использовать для тепловых экранов легкие высокопористые ячеистые материалы на основе стеклоуглерода. Они также пригодятся для теплозащиты аппаратов, летающих на гиперзвуковых скоростях.

Урок Икару

Информация о процессах на Солнце позволяет проверить множество астрофизических гипотез и спрогнозировать состояние околоземного космического пространства. Однако автоматические межпланетные станции, изучающие светило, подвергаются экстремальному тепловому воздействию, что затрудняет их близкий подход к звезде. Для сохранения работоспособного состояния конструкции требуется специальная защита.

Cолнечный зонд NASA Parker Solar Probe

Источник изображения: Фото: Global Look Press/Bill Ingalls

Разработка ученых из МАИ позволит приблизиться к Солнцу на расстояние восьми солнечных радиусов (5,568 млн км) и провести измерения параметров солнечного ветра в ближайшей окрестности звезды. Эта миссия была бы уникальной — пока ни один космический аппарат не приближался к Солнцу на такое расстояние. Американский зонд Parker Solar Probe в декабре 2024 года планирует подойти к объекту на расстояние в 8,9 солнечного радиуса.

Ученые разработали метод оптимального проектирования многослойной тепловой защиты, позволяющий рассчитать совокупность характеристик структуры высокопористого материала: пористость и диаметр ячеек совместно с толщиной слоев многослойной теплоизоляции. Это обеспечит минимальную массу тепловой защиты при соблюдении заданных ограничений на максимальные температуры.

— Проект посвящен созданию метода проектирования тепловой защиты космических аппаратов, — рассказала младший научный сотрудник кафедры «Космические системы и ракетостроение» института № 6 «Аэрокосмический» МАИ Маргарита Салосина. — При разработке аэрокосмических конструкций необходимо минимизировать массу тепловой защиты. Один из путей решения этой проблемы связан с применением теплозащитных и теплоизоляционных материалов низкой плотности.

Ракета United Launch Alliance Delta IV запускает солнечный зонд NASA Parker Solar Probe, Флорида, США

Источник изображения: Фото: Global Look Press/Bill Ingalls

В частности, исследователи планируют использовать высокопористые ячеистые материалы на основе стеклоуглерода. Они имеют малую плотность и устойчивы к воздействию высоких температур в вакууме или неокисляющей среде, то есть в разреженном космическом пространстве.

Тайны солнечной короны

В настоящее время в России разрабатывают проект солнечного зонда для исследования светила и его окрестностей. И новая методика может быть при этом востребована.

— Конечно, чем ближе ты к объекту, тем больше о нем узнаешь, — пояснил научный сотрудник Пулковской астрономической обсерватории РАН Кирилл Масленников. — Солнце — фантастически интересный объект. В частности, поражает его загадочная корона с температурой в несколько миллионов градусов при том, что сама поверхность звезды в тысячу раз холоднее. Правда, между разработкой метода и запуском корабля может пройти много лет.

Корабль NASA уже год наблюдает Солнце с близкого расстояния. Год назад к светилу вылетел корабль Solar Orbiter, запущенный Европейским космическим агентством.

Эти изображения были сделаны с помощью тепловизора в ультрафиолетовом свете (EUI) космического корабля ESA Solar Orbiter

Источник изображения: Фото: Global Look Press/Cover Images

— Цель таких исследований — узнать природу солнечного ветра и понять, как нагревается солнечная корона, — пояснил ведущий научный сотрудник Института космических исследований РАН Алексей Струминский. — В частности, необходимо выяснить элементный состав солнечного ветра. Это поможет ответить на фундаментальные вопросы о том, как устроена наша звезда. Для получения таких сведений важно подлететь к ней как можно ближе.

Разработанную в МАИ методику можно использовать также при проектировании элементов для других высокоскоростных летательных аппаратов.

— Выбранные для исследования материалы можно применять для защиты аппаратов, летающих на гиперзвуковых скоростях, — рассказал заведующий кафедрой «Космические системы и ракетостроение» института № 6 «Аэрокосмический» МАИ, академик РАН Олег Алифанов. — Ведь когда аппарат летит со скоростью, значительно превышающей скорость звука, его поверхность сильно нагревается. И если поставлена задача создания многоразовой теплозащиты, то ее материал должен быть не только легким, но и достаточно термостойким. Именно такими свойствами обладают высокотемпературные ультрапористые ячеистые материалы. Оптимальное проектирование подобного многослойного теплозащитного покрытия теперь может базироваться на разработанной нами методике.

Россия реализует программу разработки гиперзвукового оружия, и система теплозащиты играет не последнюю роль для его реализации.

Исследования были проведены при поддержке Российского научного фонда.

Справка «Известий»

Тепловая защита солнечного зонда может быть спроектирована с применением различных вариантов конструкции и разных материалов. Например, в российском проекте солнечного зонда («Интергелио-Зонд», главный разработчик АО «НПО Лавочкина») предполагается использовать теплозащитный экран, изготовленный из термостойкого композиционного материала «Углекон». Максимальная температура теплозащитного экрана в проекте «Интергелио-Зонд» составит 600 °С и обеспечит подход на расстояние 60–70 солнечных радиусов от Солнца. Запуск планируется в 2025 году.

Для американского солнечного зонда Parker Solar Probe и в европейском проекте BepiColombo использовались высокопористые ячеистые углеродные материалы. В проекте Parker Solar Probe максимальная температура теплозащитного экрана достигнет 1400 °С, что даст возможность подойти на расстояние 8,9 солнечного радиуса от Солнца.


Ольга Коленцова

Права на данный материал принадлежат
Материал размещён правообладателем в открытом доступе
  • В новости упоминаются
1 комментарий
№1
08.02.2021 14:01
Можно близко подобраться к Солнцу, если воспользоваться пролётом астероида или кометы, спрятавшись за ним. Нужно только выбрать такое небесное тело в качестве теплового щита, которое будет иметь самый короткий перигелий. И при подлёте к светилу можно выскочить на короткое время, сблизиться с Солнцем и удрать в тень обратно.
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
  • 24.04 18:01
  • 8603
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 24.04 17:44
  • 2
Посол РФ: пасхальное перемирие показало возможность соглашения по Украине
  • 24.04 16:34
  • 0
Чего так боится Запад?
  • 24.04 12:56
  • 1
В США оценили последствия неудачи российского МиГ-1.44
  • 24.04 12:40
  • 38
Гендиректор ОАК Слюсарь: испытания SSJ New с российскими двигателями начнутся осенью - Интервью ТАСС
  • 24.04 06:53
  • 1
Путин назвал задачи, поставленные ОПК в этом году, еще более масштабными
  • 24.04 05:30
  • 0
Ответ на "Крошечный российский эксклав демонстрирует мощь на задворках НАТО (The Wall Street Journal, США)"
  • 24.04 02:08
  • 0
Ответ на "Украинский ТГ-канал пишет, что в Кремле якобы уже подготовили списки возможных объектов Украины для нанесения удара «Орешником»"
  • 24.04 00:26
  • 0
Ответ на "Балканский форпост"
  • 23.04 18:21
  • 0
Ответ на "Кто в Европе больше всех боится «Запада» и почему?"
  • 23.04 17:25
  • 0
Неприкрытая загадка на Балканах
  • 23.04 17:13
  • 0
Кто в Европе больше всех боится «Запада» и почему?
  • 23.04 01:06
  • 1
Ответ на "В США оценили способность России сбить B-21"
  • 22.04 18:02
  • 0
Ответ на "Кто слишком долго ищет врагов, в конце концов, их находит"
  • 22.04 17:14
  • 0
Кто слишком долго ищет врагов, в конце концов, их находит