Для защиты космических аппаратов предложили использовать алюминиевые «яйца»
Китайские инженеры создали конструкцию из небольших полых алюминиевых элементов, напоминающих яичную скорлупу, и заполнили их водой. Затем разместили между алюминиевыми пластинами и проверили, как такая структура ведет себя при гиперскоростном ударе.
С увеличением количества пусков и спутников на орбите проблема космического мусора становится все острее. Отработавшие ступени ракет, неработающие аппараты, части разрушившихся конструкций — все это создает потенциальные риски как для новой техники, так и людей, которые работают в космосе.
На низкой околоземной орбите космический мусор сталкивается с другими объектами на гиперскоростях — средняя скорость таких столкновений составляет примерно 10 километров в секунду, а в некоторых случаях достигает 15 километров в секунду.
Для защиты от столкновений на сверхвысоких скоростях используют щиты Уиппла и более сложные многослойные системы. Их принцип основан не на том, чтобы просто выдержать прямой удар. Внешний защитный слой разрушает летящую частицу, а при особенно высокой скорости может также расплавить или испарить ее.
Образовавшееся облако фрагментов распространяется по большей площади и за счет изменения распределения энергии и импульса наносит основной стенке аппарата гораздо меньший ущерб. Такие системы эффективны, но увеличивают массу, а дополнительная масса повышает требования к ракете-носителю и поднимает стоимость пуска. Поэтому инженеры ищут способы сделать защиту как можно легче.
Решения часто подсказывает природа. На этот раз инженеры обратили внимание на куриное яйцо.
Яичная скорлупа кажется хрупкой — при точечном ударе она легко трескается. Но благодаря изогнутой форме тонкая оболочка способна эффективно сопротивляться равномерно распределенной нагрузке: геометрия помогает скорлупе перераспределять внешнее давление по всей поверхности, делая ее прочной на сжатие. Прочность куриного яйца зависит не только от формы, но еще от толщины и структуры скорлупы, а также от направления механического воздействия.
Именно яичная скорлупа заинтересовала китайскую команду инженеров под руководством Вана Юйсиня (Yuxin Wang) из Даляньского технологического университета. Они создали 3D-печатные полые алюминиевые конструкции, повторяющие форму скорлупы, и заполнили их водой. Получившиеся ячеистые структуры затем разместили между алюминиевыми пластинами и испытали на сопротивление гиперскоростным ударам.
Конструкция работает за счет последовательной деформации. При ударе нагрузка сначала воздействует на ближайшую оболочку, затем распространяется на соседние элементы. Они деформируются последовательно, поэтому воздействие распределяется по большей площади, а энергия удара рассеивается по всей структуре.
Дополнительную роль играет вода внутри алюминиевых оболочек. При сильном ударе она начинает перемещаться внутри полости, дополнительно рассеивает энергию и ослабляет распространение ударной волны.
Инженеры также проверили, как расположение яйцевидных элементов влияет на защитные свойства конструкции, и установили, что лучше всего они работают в вертикальном положении, когда узкий конец оболочки обращен к верхней пластине. В оптимальной конфигурации водонаполненная яйцевидная структура позволила снизить скорость ударяющего тела примерно на 65 процентов. Для одной только алюминиевой пластины этот показатель составил 51 процент.
Впрочем, до реального использования такой системы в космосе еще далеко: исследователям предстоит проверить, как водонаполненная конструкция будет работать в условиях космического вакуума и больших перепадов температуры.
Научная работа опубликована в издании Journal of Applied Physics.
Telegram 
Дзен 
VK Артем Оганов стал иностранным членом Национальной академии наук Республики Армении. В прошлом этой чести также удостоился физик Юрий Оганесян.
Космос велик, но не пуст. Практически в каждой его точке можно найти если не пыль, то летящие в разных направлениях элементарные частицы. И чем больше энергия частицы, тем меньшее расстояние она должна пролететь, не потеряв эту энергию.
Особо чистый германий — полупроводниковый материал с минимальным содержанием примесей, который активно используют в ядерной физике, медицине и оборонной промышленности. Российские ученые предложили новую технологию, позволяющую получить монокристаллы германия особой чистоты.
Особо чистый германий — полупроводниковый материал с минимальным содержанием примесей, который активно используют в ядерной физике, медицине и оборонной промышленности. Российские ученые предложили новую технологию, позволяющую получить монокристаллы германия особой чистоты.
Акционерное общество «Росатом — Возобновляемая энергия» построит в Амурской области завод по сборке элементов ветрогенераторов. Оборудование потребуется для будущих ветроэлектростанций на Дальнем Востоке. Сейчас крупные детали производят практически в другом конце страны. Собирать крупные узлы на месте будет дешевле, чем везти их.
Артем Оганов стал иностранным членом Национальной академии наук Республики Армении. В прошлом этой чести также удостоился физик Юрий Оганесян.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии