Нанозащита спасла бы "Экспресс"

Перспективные нанотехнологии помогут космическим аппаратам заниматься на орбите “самолечением”. В результате существенно увеличится надежность и живучесть спутников будущего. Околоземный космос с экстремальными температурами, электромагнитными зарядами и ударными микрочастицами является крайне неблагоприятной средой для космических аппаратов. Будущие спутники должны обладать простейшими способностями «саморемонта» для продления сроков активного существования. Как показывает практика, из-за засорения орбиты космическим мусором стали нередкими случаи нарушения герметичности бортовых подсистем, приводящие к аварийным ситуациям. Например, по предварительному заключению НПО ПМ имени М. Ф. Решетнева, на борту спутника связи «Экспресс-АМ11» 29 марта в результате внешнего воздействия произошла мгновенная разгерметизация жидкостного контура системы терморегулирования, которая привела к досрочному прекращению эксплуатации спутника на геостационарной орбите.

Нанотехнологии позволяют внедрить в космическую практику способность живой ткани к самозаживлению. По данным Space, ученые Бристольского университета (Великобритания) по заказу Европейского космического агентства (ESA) разрабатывают технологии «саморемонтирующихся» спутников, способных устранять небольшие трещины и пробоины от микрометеоритов в конструктивных элементах. Роль свертывающейся крови в данном случае играют жидкие агенты-смолы, а роль сосудов — фибергласовые микротрубки, пронизывающие композитные элементы конструкции. Как показывает практика космических полетов, вовремя устраненное микроповреждение позволит избежать более крупных неприятностей, которые начинаются с мелочей.

По разработанному сценарию, удар микрометеорита по космическому аппарату приводит к повреждению многочисленных фибергласовых сосудов толщиной всего 40 мк, из которых вытекают жидкие агенты — наполнители и отвердители, которые заполняют пробоину и отвердевают при взаимном смешивании, восстанавливая таким образом целостность конструкции. Метод прошел успешные испытания в вакуумной камере в диапазоне температур от -100oС до +100oС. Время полного устранения повреждения составило около 90 минут, но предложенный метод пока не позволяет ликвидировать пробоины больших размеров.

Американские ученые из Иллинойсского университета проводят аналогичные исследования по проекту «автономного саморемонта» (Autonomic Healing Research project), но вместо микротрубок с жидкими агентами они применяют микрокапсулы с двумя разными агентами (наполнитель и отвердитель), которые вживлены в конструктивные материалы спутников. Размеры микрокапсул с жидкими агентами могут варьироваться от 100 мк до субмикронного уровня. Технология позволяет устранять микротрещины и зазоры, образовавшиеся между слоями композитных конструктивных материалов.

Проблемой разрабатываемых моделей является доставка нужного количества жидких агентов к месту повреждения. Пока процесс «саморемонта» останавливается по мере полного истечения агентов из фиберволокон или капсул, а не после полного устранения повреждения. Исследователи предполагают идти дальше по пути имитации сердечно-сосудистой системы живых организмов и создать транспортную систему с микронасосом для доставки жидких агентов или микрокапсул в нужном количестве к месту повреждения.