Российские ученые разработали технологию создания защитного покрытия для аппаратуры, которую устанавливают на спутниках и орбитальных станциях. Такие устройства в космосе подвержены негативному влиянию перепадов температур и других вредных факторов, которые приводят к поломкам. Специалисты предлагают помещать металлические корпуса приборов в специальный раствор и пропускать через них электричество. В результате формируется оксидная пленка и керамическое покрытие с нужными характеристиками. По словам экспертов, предложенная технология экономичнее и дешевле применяемых сейчас лакокрасочных материалов. А ее внедрение позволит повысить надежность спутников и оборудования Российской орбитальной станции.
Чем крыть
Ученые Московского авиационного института (МАИ) разработали технологию нанесения специального покрытия для защиты бортового оборудования космических аппаратов от перегрева и преждевременного выхода из строя. Его предполагается использовать на спутниках и Российской орбитальной станции, которая появится через несколько лет.
— Поскольку бортовое оборудование космических аппаратов не подлежит ремонту, необходимо обеспечить его устойчивую работу в течение нескольких лет. Температурный режим — один из важнейших факторов, влияющих на срок службы оборудования. Поэтому для поддержания заданной температуры работы необходимо специальное терморегулирующие покрытие, — сказал и. о. заведующего кафедры «Технологии производства приборов и информационных систем управления летательных аппаратов» МАИ Андрей Жуков.
Сегодня для защиты аппаратуры в космосе применяют лакокрасочные материалы, отражающие либо поглощающие солнечные лучи. Их основной недостаток состоит в невысокой устойчивости к воздействию многих факторов, из-за которых происходит более половины отказов и сбоев. Это потоки электронов и ионов высокой энергии, холодная и горячая космическая плазма, солнечное электромагнитное излучение, метеорная материя, твердые частицы искусственного происхождения и другие. Вследствие их негативного воздействия на материалы и элементы бортового оборудования его эксплуатационные характеристики могут серьезно ухудшаться.
Вместо лакокрасочных материалов ученые предлагают модифицировать металлическую поверхность приборов электролитной плазмой специального состава.
— Корпусной элемент бортового оборудования, выполненный, например, из алюминиевого сплава, погружается в качестве рабочего электрода в электролитную ванну. Затем между ними пропускается ток, и на поверхности металла образуется оксидная пленка, а микродуговые разряды формируют оксикерамическое покрытия с необходимыми характеристиками. Благодаря специальной последовательности технологических операций на поверхности корпуса получаем нужное сочетание черных и белых участков, отражающих либо поглощающих солнечный свет, — сказал Андрей Жуков.
Шаг вперед
Материалы и оборудование, необходимые для реализации технологии, полностью российские. Проверить характеристики нового покрытия можно будет только в процессе космических испытаний. Эксперименты уже внесены в план работ на Российской орбитальной станции. После них можно будет оценить срок службы такого слоя в зависимости от высоты космической орбиты летательных аппаратов.
— Сама идея электролитно-плазменной обработки обсуждалась учеными с середины 1990-х годов. Она может быть хорошей альтернативой существующим сегодня лакокрасочным покрытиям, отражающих и поглощающих солнечные лучи. Недостаток покраски в ее низкой устойчивости к воздействию внешних факторов. А предложенная методика более экономична и рассчитана на отечественные материалы, поэтому ее можно считать перспективной, — сказал исполняющий обязанности директора Института физических исследований и технологий Российского университета дружбы народов (РУДН) Николай Кравченко.
Хорошо, если с помощью предложенного покрытия удастся меньше зависеть от химических веществ и различных устройства, которые используют для поддержания температуры. Тогда это будет большой шаг вперед для повышения надежности космических аппаратов, отметил эксперт по космосу Андрей Ионин.
Директор НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ МИСИС Дмитрий Московских отметил, что технология, предложенная учеными МАИ, имеет многообещающие перспективы с точки зрения как функциональности, так и экономической эффективности.
— Основная цель нанесения таких покрытий — это обеспечение стабильной работы бортового оборудования в течение длительного времени, что особенно важно для беспилотных космических аппаратов, которые должны находиться в космосе несколько десятилетий, — сказал Дмитрий Московских.
Такие покрытия могут применяться не только в аэрокосмической отрасли, но и в автомобильной, биомедицинской и инженерной сферах, подчеркнул специалист.
