Европейски учени разработват самовъзстановяващ се материал за космическите кораби на бъдещето

За летателните апарати, намиращи се в космическото пространство, сериозен проблем представляват механичните повреди, неизбежно нанасяни както от обекти от естествен произход, така и от фрагменти от космически отпадъци. Под егидата на Европейската космическа агенция (ESA) в момента се разработва материал, способен да се възстановява самостоятелно при възникване на микропукнатини в процеса на експлоатация.

За да постигнат поставената цел, в рамките на инициативата Project Cassandra, разработчиците от ESA са използвали композитен HealTech материал в комбинация със система от сензори и нагревателни елементи.

Технологията е изпробвана върху тестова пластина с размери 40 на 40 сантиметра, която е получила необходимата комбинация от елементи. Материалът HealTech представлява въглеродно влакно с вграден в него възстановителен състав, който се активира при нагряване и запълва пукнатини и малки дефекти. За откриването на възникващите структурни дефекти отговарят специални сензори, разпределени по площта на тестовата пластина.

Структурните елементи от въглеродни влакна отдавна се използват при създаването на космически апарати, но по време на експлоатацията им се появяват микропукнатини поради вибрации, механични въздействия и резки температурни разлики. Композитният материал HealTech при нагряване позволява на възстановяващото вещество да запълни микропукнатините и да осигури необходимата здравина на конструктивния елемент. За откриване на дефекти се използва мрежа от миниатюрни сензори на базата на оптични влакна. Нагревателните елементи, разположени във възлите на най-тънката мрежа, създадена на 3D принтер избирателно загряват мястото на дефекта до температура от 100 до 140°C, което позволява автоматично да се отстранят микропукнатините.

На следващия етап екипът от разработчици планира да тества технологията върху цял конструктивен елемент от типа на горивен резервоар. В проекта участват швейцарските компании CompPair и CSEM, както и белгийската Com&Sens. Използването на самовъзстановяващи се конструкционни материали би могло да намали времето за проверка и ремонт на ракети-носители за многократна употреба, както и да увеличи срока им на експлоатация. Прилагането на подобни технологии се оправдава при създаването на елементи от конструкцията на космически апарати, подложени на резки температурни колебания, като например въпросните горивни резервоари. Освен това, използването на въглеродни влакна позволява да се намали масата на ракетите, без да се накърнява здравината на елементите от конструкцията.