Компания Amorim Cork Solutions объявила о поставке теплозащитного материала P50 на основе пробки для миссии DRACO Европейского космического агентства (ESA). Эта миссия, запуск которой запланирован на 2027 год, направлена на сбор редких данных о том, как спутники разрушаются при входе в атмосферу Земли, что представляет собой уникальную инженерную задачу, требующую защиты данных в условиях преднамеренного разрушения.
Миссия DRACO: разрушение ради знаний
Миссия DRACO, что является аббревиатурой от (Destructive Reentry Assessment Container Object), — это первый эксперимент такого рода, целью которого является преднамеренный и контролируемый демонтаж космического аппарата. Аппарат будет оснащен примерно 200 датчиками и четырьмя камерами для точной фиксации процесса разрушения. Техническая дилемма заключается в том, что аппарат спроектирован так, чтобы разбиться, но собранные им данные должны уцелеть, чтобы попасть к ученым.
Здесь вступает в дело спасательная капсула диаметром 40 сантиметров, в которой будут размещены чувствительные приборы и записанные данные. В то время как основной корпус аппарата будет разрушаться, эта капсула должна продержаться достаточно долго, чтобы передать информацию, прежде чем встретить свою окончательную судьбу. Для достижения этой цели в качестве теплового щита капсулы был выбран материал P50 от компании Amorim.
Характеристики материала P50 и испытания в экстремальных условиях
Материал P50 представляет собой легкий «абляционный» (Ablative) материал, основанный на природных свойствах пробки, прошедшей инженерную обработку для использования в космической среде. Эти материалы работают путем поглощения тепла и его рассеивания через постепенное выгорание внешнего слоя, что защищает внутреннюю структуру от огромных температур, возникающих в результате трения об атмосферу.
Тепловая система капсулы прошла интенсивные испытания в Институте гидродинамики имени фон Кармана (VKI) в Бельгии. Исследователи использовали плазменные потоки для имитации тепловых и аэродинамических условий, с которыми фактически столкнется капсула. Эксперты института подтвердили, что материал P50 продемонстрировал высокую эффективность в качестве мощного и надежного изолятора, а также является коммерчески доступным материалом, тепловое поведение которого можно точно предсказать.
Что изменится на практике в проектировании космических аппаратов?
Эта миссия является ключевой частью стратегии Европейского космического агентства, известной как «Zero Debris», целью которой является сокращение космического мусора на околоземных и окололунных орбитах к 2030 году. Понимая, как материалы разрушаются в атмосфере, инженеры в будущем смогут:
- Улучшение моделей входа в атмосферу: разработка более точного программного обеспечения для моделирования, предсказывающего место и способ сгорания частей спутника.
- Проектирование с расчетом на разрушение (Design for Demise): создание спутников из материалов и с конструкциями, гарантирующими их полное сгорание в атмосфере, что снижает риск падения обломков на населенные районы.
- Повышение устойчивости космической деятельности: сокращение количества заброшенных объектов на орбите путем облегчения процессов их безопасной утилизации.
Использование такого природного материала, как пробка, в одной из самых сложных космических миссий подчеркивает тенденцию к интеграции устойчивых решений с передовыми технологиями, поскольку присущие пробке тепловые свойства обеспечивают защиту, которую некоторые синтетические материалы не могут обеспечить при том же весе и эффективности.