Что ждет их там? С чем встретятся они на необъятных и вечно манящих просторах Космоса? Как минимизировать риски воздействий на ракетно-космическую технику различного рода «космического мусора»? Ученые Института теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН под руководством заместителя директора Евгения Ивановича Крауса и кандидата физико-математических наук Ивана Ивановича Шабалина ведут уникальные исследования по теме: «Моделирование процессов и анализ последствий высокоскоростного взаимодействия техногенного космического мусора с космическим аппаратом»

На космических дорогах – без «ДТП»?

Аварийные ситуации сложных технических объектов (СТО) на орбите связаны с проблемой техногенного космического мусора, которая в последнее десятилетие становится все более актуальной.

– Столкновения высокоскоростных частиц космического мусора с СТО могут вызвать как локальные, так и глобальные, катастрофические их повреждения, – комментирует Иван Шабалин. – А вторичные фрагменты, обладающие достаточно высокой скоростью, приводят к лавинообразным разрушительным последствиям: разгерметизации труб контура теплоносителя, систем управления и т. д. Ученые нашего института работают над этой проблемой уже более 30 лет по заказу «Красной Звезды», входящей в «Росатом». Мы моделируем, что произойдет с космическим аппаратом на орбите при столкновении с космическим мусором, рассматриваем сценарии аварийного спуска реактора с ядерными материалами, удара его о землю, воду, мягкий и скальный грунт, анализируем, произойдет ли разгерметизация.

– А как образуется космический мусор?

– Сегодня в космосе летает много сложных технических объектов. В свое время произошло столкновение советского и американского спутников, затем китайские ученые подорвали свой космический аппарат. И вот эти обломки составляют примерно 70 процентов всего мусора, летающего в космосе. Второе. В настоящее время ведутся постоянные запуски ракет, и чтобы их ступени отделялись, есть соединительные болты, которые разрушаются. И вот эти гайки и болты тоже становятся элементами космического мусора.

Пусть болт налетает на реактор. Здесь можно рассмотреть два сценария. Первый – реактор заполнен охлаждающей жидкостью. И второй – ректор пустой. Болт ударяет по заполненному, и на нашей модели видно, как формируются ударные волны, как происходит разрушение оболочки и ТВЭЛов. Видно, что внешняя оболочка будет разрушена и будут достаточно серьезные повреждения. Или же мы можем посмотреть, как будет вести себя трубопроводная арматура. На высокой скорости в трубопровод ударяется небольшая частичка мусора, и он испытывает серьезные повреждения. В нашей работе представлен расчет соударения частицы техногенного мусора с космическим аппаратом и показано, что при скоростях 11,7 км/с и выше столкновение приводит к катастрофическим последствиям.

– Но вы работаете и над тем, как защитить сложные технические объекты при столкновении с космическим мусором?

– Да, нашего заказчика интересует защита космических кораблей. В свое время возникла идея защищать их тоненькими металлическими пластинками. Что при этом происходит? При ударе часть пластинки и ударяющая частица мусора превращаются в «облако», и вместо того, чтобы корпус корабля испытывал на высоких скоростях этот удар компактной частицы, он принимает на себя «облако» мелких фрагментов, распределенных на большую площадь. Мы провели множество расчетов, результаты которых сравнивали с данными экспериментов из научной литературы. Сегодня на основе керамики начинаем разрабатывать новые композиционные материалы, обеспечивающие высокую степень защиты.

Мы развиваем численный инструментарий, который позволяет проанализировать десятки сценариев того, что может произойти при столкновении СТО с космическим мусором. Мы ищем, где и в каком ракурсе необходимо поставить защиту, чтобы минимизировать повреждения аппарата. Таким образом, мы помогаем производителям космической техники существенно сократить людские и материальные затраты.

Сегодня все здесь чуть-чуть космонавты…

Одной из главных площадок празднования Дня космонавтики в Новосибирске стала площадка Академгородка. Здесь по традиции прошел ракетный фестиваль для детворы, который проводит Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН.

В этом году такой фестиваль проводился уже в пятый раз. Он был посвящен 60-летию первого полета в космос Юрия Гагарина. Изготовить самые «настоящие» быстрокрылые ракеты и запустить их в небо детворе помогали родители и ученые института. Каких только ракет здесь ни было – разноцветных, оригинальных, веселых!

И вот стартовая площадка «космодрома» готова. Звучит долгожданная команда ведущего: «Пуск!» – и в небо взмывают первые ракеты. Конечно, полет проходит по-разному – одни поднимаются ввысь на десятки метров, другие — через несколько секунд «приземляются». И дети, и взрослые завороженно следят за их полетом. Все волнуются, переживают, эмоции бьют через край. Сегодня все здесь чуть-чуть космонавты и конструкторы…

Костя и Катя Кравченко, ученики «Нашей школы», приехали на праздник всей семьей. И свою ракету к полету они готовили все вместе: Костя ее конструировал, папа собирал, Катя раскрашивала, а мама проверяла ее готовность. «Мечтаю стать космонавтом, – говорит девятилетний Костя. – Хочу посмотреть на землю сверху и побывать в невесомости». А в это время ребята из «Академии телевидения» из «Нашей школы» увлеченно ведут съемку видеорепортажа с места события. Кстати, посмотреть его смогут и читатели нашей газеты.

– В этом году число участников у нас рекордное – 139 команд, около 300 детей и взрослых, – говорит один из организаторов фестиваля, ученый секретарь института Юлия Кратова. – Чтобы запуски ракет проходили зрелищно и быстро, мы подготовили три установки, вместо двух, как было на предыдущих фестивалях. А еще – поставили телескоп. Заглянуть в него желающих было хоть отбавляй!

Незабываемый праздник для детворы длился очень долго – ведь всем участникам был гарантирован запуск

ракет в небо. Но многие ребята старались запустить их по два-три раза. Наконец, начинается награждение победителей. Все они получают красочные книги о космосе. Счастливой обладательницей приза в номинации «За максимальную дальность полета» стали 9-летняя Арина Зверкова из школы № 162 и другие ребята. А команда «Малевич» стала победителем в номинации «Самая красивая конструкция».

Александра ПОПОВА, «ЧЕСТНОЕ СЛОВО»

 Видео-репортаж подготовили учащиеся образовательного комплекса «Наша школа»

Поделиться