В Томске изготовят прочные стекла для иллюминаторов РОС к 2026 году
Для иллюминаторов строящейся Российской орбитальной станции (РОС) разработают уникальные стекла — они будут отличаться повышенной прочностью, которой удастся достичь благодаря нанесению защитного покрытия. По словам российских ученых, такая разработка откроет новые возможности по использованию оптических приборов на борту перспективного орбитального комплекса. Ожидается, что стекла будут созданы к 2026 году.
Космические иллюминаторы служат не просто окнами для космонавтов. Через них члены экипажа проводят научные наблюдения и разного рода съемки, используя телескопы и другую аппаратуру. Однако проблема в том, что окружающая их космическая среда — очень агрессивная: стекла иллюминаторов подвергаются постоянным ударам метеороидов и частиц космического мусора, летящих с бешеной скоростью. Это приводит к разрушению поверхностного слоя: иногда на нем образуются даже кратеры с трещинами. Поэтому сегодня российские ученые пытаются найти способы, как улучшить оптические, защитные и прочностные характеристики стекол.
Разработкой прозрачного материала для иллюминаторов будущей РОС занимаются сотрудники Института физики прочности и материаловедения (ИФПМ) СО РАН. Коллектив ученых возглавляет профессор Виктор Сергеев. По его словам, одна из задач, которые стоят перед специалистами, — это снизить массу иллюминаторов, ведь чем больше килограммов груза нужно вывести на орбиту, тем дороже это обойдется.
Уменьшить как толщину, так и вес стекол возможно, если увеличить их прочность. А последнего можно добиться за счет нанесения защитных покрытий. Как уточнили в ИФПМ, стекла для «окон» РОС планируется создать к 2026 году. Ожидается, что будущие иллюминаторы будут иметь большой диаметр — до полуметра. По мнению ученых, это позволит работать с оптическими приборами в космосе на совершенно новом уровне.
Однако Российская орбитальная станция — не единственное направление работы томской команды. Помимо этого, они рассчитали, что допустимый срок эксплуатации иллюминаторов на МКС составляет еще как минимум шесть лет — до 2030 года. Расчеты проводились на основе фотоснимков «окон» в российском сегменте, сделанных космонавтами снаружи. При содействии НИИ прикладной математики и механики ТГУ команда провела моделирование и выяснила, какое влияние количество, размеры, глубина и расположение кратеров оказывают на прочность стекол. Это позволило оценить, сколько прослужат иллюминаторы на МКС.
Сегодня в России в основном используются кварцевые стекла на базе оксида кремния, однако сотрудники ИФПМ решили рассмотреть и другие варианты, например, те, основу которых составляют оксиды натрия и кальция. Они обнаружили, что последние примерно такие же по долговечности, как и кварцевые, но гораздо дороже. Что касается лейкосапфирных стекол (в основе — оксид алюминия), то они более твердые и прочные, чем кварцевые, (в 1,5-2 раза), но тоже очень дорогие (в три раза).
Поэтому ученые сосредоточились на том, чтобы повысить ударостойкость кварцевых стекол. Для этого они нанесли на них до 10 слоев покрытий, разработанных в институте. Защита наносилась с помощью ионно-плазменного оборудования. Первая партия таких стекол уже прошла испытания и была передана в РКК «Энергия», где их будут интегрировать в новые космические корабли.
На прошлой неделе директор ИМБП РАН Олег Орлов заявил, что космонавты смогут пребывать на борту РОС до восьми месяцев, хотя на первых порах экспедиции будут более короткими. Длительные полеты станут возможными только после того, как на орбиту выведут все модули будущей станции.
