В Томске выяснили, как защититься от космического мусора

Космический мусор — обломки старых спутников и ракет — представляет серьезную угрозу для новых аппаратов. Уже сегодня на орбите нашей планеты находится 30 тысяч отслеживаемых объектов, а с каждым годом это число будет только увеличиваться. Такие обломки развивают скорость до 15 км/c, поэтому даже небольшие экземпляры могут нанести серьезный урон космическим аппаратам.

В том, как эффективнее защищаться от космического мусора, разобрались российские материаловеды под руководством Павла Родченко из Института физики прочности и материаловедения СО РАН в Томске.

Исследователи использовали компьютерное моделирование с помощью метода конечных элементов. Они спроектировали столкновение алюминиевых обломков размером от 3,2 до 5 мм, движущихся со скоростями 3–15 км/c с разными защитными поверхностями. Материалом защитных экранов во всех расчетах был алюминий, который благодаря сочетанию легкости и прочности практически не имеет конкурентов в аэрокосмической отрасли. А вот структуру материала закладывали разную: монолитную из цельного алюминиевого листа или многослойную с промежутками между слоями.

Оказалось, что многослойные барьеры защищают от мусора значительно лучше. Благодаря перераспределению нагрузки между слоями такие экраны сохраняли до 20% своей структуры даже при столкновении с самыми высокоскоростными обломками.

Кроме того, при столкновении с многослойными защитными слоями образуется меньше новых опасных обломков. Размер обломков был в среднем на 40–60% меньше, а разрушительный потенциал — в 2,5 раза ниже.

Авторы надеются, что полученные данные помогут в будущем повысить надежность спутников, снизить затраты на их эксплуатацию, продлить срок службы, уменьшить риск выхода оборудования из строя и обеспечить безопасность пилотируемых миссий.

Результаты исследования опубликованы в журнале Acta Austronautica.