Российские ученые создали прототип прибора для контроля обшивки космической станции
Российские ученые разработали прототип компактного космического твердомера — прибора, который позволит измерять твердость металла непосредственно на орбите. Таким способом можно будет проверять состояние обшивки космической станции или других внешних конструкций. В отличие от аналогов новое устройство более легкое, компактное и энергоэффективное.
Принцип работы твердомера, как у большинства аналогичных приборов, заключается в приложении строго определенной нагрузки к поверхности материала. По результатам механического воздействия (например, по площади или глубине образовавшейся вмятинки — отпечатка или царапины) определяется твердость испытываемого материала.
В стационарных механических твердомерах для этого используется мощный привод в виде тарированной пружины или электродвигателя и редуктора. В некоторых случаях такие устройства могут весить от нескольких десятков килограммов до центнера, а по габаритам они сопоставимы с навесным кухонным шкафом.
Новую, более компактную разработку представили специалисты Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королёва. Масса опытного демонстрационного образца их прибора составляет около 5 кг, а габариты — всего 15х7х5 см, то есть меньше, чем коробка для обуви.
Добиться компактных размеров удалось за счет использования вместо привода с электродвигателем и редуктором специального проволочного силового элемента с «памятью формы», изготовленного из нитинола — сплава никеля и титана. После охлаждения этот элемент можно деформировать: растянуть, сплющить или согнуть. Но если затем снова нагреть сплав до температуры чуть выше 40 °C, он восстановит прежнюю форму.
Силовое воздействие происходит в результате изменения кристаллической решетки сплава в процессе его нагрева. Нитиноловая проволока всего за несколько секунд нагревается до 80 °С под воздействием электрического тока. Усилие от силового элемента передается на «щуп» с алмазным наконечником, который оказывает давление на измеряемый материал, а датчики позволяют определить его твердость.
Опытный прототип твердомера уже прошел испытания в реальных условиях на Земле, которые подтвердили его работоспособность. В дальнейшем прибор планируется проверить в космосе. По задумке ученых, его можно будет использовать для оценки твердости материалов корпуса космической станции — например, с помощью робота-манипулятора.
Отслеживать актуальное состояние обшивки космических станций важно, поскольку из-за воздействия вакуума, потоков твердых микрочастиц, радиации, перепадов температуры и других факторов (прежде всего, ионов кислорода верхних слоев атмосферы) происходит постоянное изменение свойств материалов, в особенности металлов, имеющих скрытые дефекты (например, микротрещины). Твердость поверхностного слоя может служить индикатором прочности материала.
Стационарный твердомер использовать в космосе затруднительно. Тут и может пригодиться устройство, разработанное самарскими специалистами.
Инженеры также рассматривают вариант создания на основе твердомера испытательного стенда, который будет работать в автоматическом режиме за бортом космической станции в течение длительного времени, измеряя твердость новых перспективных материалов для космических аппаратов и отслеживая ее изменения в динамике. Специалисты уже создали предварительную схему такого устройства. Вполне вероятно, что ему найдут применение на перспективной Российской орбитальной станции (РОС).
Ранее специалисты из Самарского университета и Северо-Западного политехнического университета в Сиане представили математическую модель, которая позволит управлять группой спутников, соединенных между собой тросами. Использовать технологию возможно для выведения спутников на орбиты, либо очистки космического пространства от мусора.
Самое популярное
