ЕКА испытывает самовосстанавливающийся материал для космических аппаратов
Европейское космическое агентство (ЕКА) тестирует новый композитный материал, который может самостоятельно обнаруживать и частично устранять повреждения. В будущем такие материалы можно будет использовать в ракетах и космических аппаратах, особенно в многоразовых.
Композитные материалы — например, углепластик — давно применяют в космической технике. Они легче металлов и устойчивы к коррозии, поэтому из них делают корпуса аппаратов и элементы ракетных конструкций. Но у таких материалов есть и уязвимость: небольшие трещины или повреждения от ударов со временем могут увеличиваться и постепенно ослаблять конструкцию. Исправлять такие дефекты сложно и дорого, особенно если поврежден крупный элемент вроде топливного бака.
Проект получил название Cassandra (Composite Autonomous SenSing AnD RepAir). Его ведут швейцарские компании CompPair и CSEM совместно с бельгийской Com&Sens при поддержке ЕКА. Инженеры модифицируют углепластиковый композит так, чтобы он не только выдерживал нагрузки, но и мог сам диагностировать повреждения и запускать процесс ремонта.
В основе новой технологии лежит материал HealTech, разработанный компанией CompPair. В его полимерной матрице содержится специальный восстанавливающий компонент. Если материал нагреть, этот компонент размягчается и заполняет микротрещины, частично восстанавливая структуру композита.
Чтобы система работала автономно, инженеры встроили в материал сеть волоконно-оптических датчиков. Они позволяют точно определить место повреждения. После этого включается встроенный нагревательный элемент — тонкая алюминиевая решетка, напечатанная на 3D-принтере. Материал нагревается примерно до 100–140 °C, и начинается процесс восстановления.
Первые испытания уже прошли на образцах размером от 2×10 до 40×40 сантиметров. Исследователи проверяли, насколько точно система обнаруживает повреждения, как равномерно нагревается композит и насколько эффективно происходит «самолечение». Отдельно проводились испытания на термический шок, чтобы понять, как материал поведет себя в условиях, похожих на работу криогенных топливных баков.
Следующий этап — создание более крупных демонстрационных элементов, например полноразмерного криогенного топливного бака. Такие конструкции особенно уязвимы для микротрещин из-за экстремальных температур и нагрузок.
Ранее российские ученые предложили новый подход к созданию композитов для аэрокосмической отрасли.
Фото CompPair
Самое популярное
