Как следить за состоянием космической станции, если ее обшивка подвергается ударам микрометеоритов, радиации и экстремальным температурам? Самарские инженеры и студенты нашли ответ. Они создали уникальный компактный твердомер, который способен измерять прочность металла прямо в открытом космосе. Рассказываем, что известно об уникальной разработке.
Космос ничего не щадит
На орбите металл «устает» быстрее, чем на Земле. Вакуум, перепады температур, удары космической пыли – все это разрушает кристаллическую структуру материалов. Рано или поздно это может привести к серьезным повреждениям конструкции станции или спутников.
«Происходят температурные деформации, дегазация, изменяется кристаллическое строение металла, в результате снижается прочность, уменьшаются надежность и долговечность конструкций. Поэтому очень важно отслеживать актуальное состояние, например, обшивки космических станций», – объясняет профессор кафедры обработки металлов давлением Самарского университета им. Королева Федор Гречников.
По словам ученого, использовать на орбите обычные земные твердомеры довольно проблематично. Чаще всего они очень объемные и энергозатратные.
Как работает прибор?
В обычных условиях твердость металла проверяют массивными приборами, которые весят до 100 кг и по размеру напоминают кухонный шкаф. Но в космос такой аппарат не отправишь. Самарские разработчики нашли решение. В их приборе вместо громоздкого механизма используется проволочный силовой элемент из нитинола – сплава никеля и титана с «памятью формы».
Если из этого сплава сделать деталь любой формы и нагреть ее до определенной температуры, материал «запомнит» свою первоначальную форму. После остывания такую деталь можно согнуть, растянуть или сплющить, но стоит снова нагреть – и она вернется к изначальному виду, причем с большой силой.
В приборе нитиноловая проволока разогревается током до 80 градусов всего за несколько секунд, создавая давление до 200 кг. Это усилие передается на щуп с алмазным наконечником, который вдавливается в металл и определяет его твердость.
Компактный твердомер весит всего 5 кг. При этом он полностью соответствует требованиям ГОСТа по измерению твердости металлов.
Прибор уже испытан на Земле
В будущем прибор можно будет использовать на космических станциях с помощью роботов-манипуляторов. Также ученые предлагают создать испытательный стенд, который будет работать за пределами станции, автоматически тестируя новые материалы в условиях открытого космоса.
«Опытный демонстрационный образец твердомера уже опробован в действии и испытан, правда, пока, конечно, на Земле, а не в космосе. Испытания подтвердили работоспособность примененного инновационного решения», – отмечает доцент кафедры обработки металлов давлением Владимир Глущенков.
Проект самарских ученых уже вошел в число финалистов конкурса инновационных проектов. В перспективе такая технология может использоваться не только на орбитальных станциях, но и при добыче металлов на Луне.
Автор: Анастасия ПИГИНА