Демонстрационный материал самовосстанавливающейся Кассандры. Источник CompPair

Когда дело касается многоразовых космических технологий, Европа отстает от США и Китая. Самая мощная европейская ракета «Ариан-6» является одноразовой. Однако новый самовосстанавливающийся материал для космических аппаратов может помочь континенту сократить отставание.

Швейцарская компания CompPair в сотрудничестве с Европейским космическим агентством (ЕКА) модифицировала свой самовосстанавливающийся волокнистый материал для использования в космосе. Композитный материал HealTech «самовосстанавливается» при нагревании благодаря веществу, которое активируется при более высоких температурах.

В рамках проекта ESA «Кассандра» компания протестирует этот материал, который в перспективе может расширить возможности Европы в области космических перевозок.

HealTech: самовосстанавливающийся космический материал от ESA и CompPair

Проект ESA «Кассандра» — сокращенное название от Composite Autonomous SenSing AnD RepAir — является частью инициативы Future Innovation Research in Space Transportation (FIRST!) Initiative. Цель FIRST! — найти и протестировать новые материалы для развития европейских космических перевозок.

В основе технологии Cassandra лежит использование датчиков и нагревательного элемента, что позволяет композитному материалу из углеродного волокна самовосстанавливаться. В космосе это позволит автономным космическим аппаратам продлить срок службы, поскольку они смогут самостоятельно устранять повреждения на начальных стадиях.

Согласно публикации Европейского космического агентства, композитные материалы, такие как полимеры, армированные углеродным волокном, все чаще используются в космических аппаратах. Эти материалы состоят из полимерной матрицы, армированной слоями углеродного или стеклянного волокна. Они легкие и устойчивые к коррозии, что делает их особенно полезными для космических полетов.

Однако у композитных материалов есть один недостаток: они чувствительны к повреждениям. Небольшие трещины на поверхности материала со временем могут увеличиваться. Это особенно актуально при многократном использовании, как в случае с космическими кораблями многоразового использования.

В материале HealTech от ComPair при более высоких температурах активируется восстанавливающий агент. Согласно сообщению ЕКА, этот агент «активируется и расплавляется, чтобы устранить повреждения, вызванные ударами или нагрузками».

Материал космического аппарата «самовосстанавливается» при температуре 140 °C

Команда CompPair создала прототип композитной конструкции для использования в космосе, интегрировав сеть волоконно-оптических датчиков в волокна HealTech, пропитанные смолой. Датчики обнаруживают любые повреждения и запускают механизм нагрева. После этого материал нагревается до 100–140 °C (212–284 °F) с помощью встроенных алюминиевых решеток, напечатанных на 3D-принтере.

По данным Европейского космического агентства, испытания проводились на образцах материала разного размера — от 2×10 см до 40×40 см. Целью испытаний был сбор данных об эффективности мониторинга повреждений, процессе нагрева и самовосстановлении.

Кроме того, испытания на термоудар позволили исследователям понять, как материал будет вести себя в условиях криогенного резервуара. Затем исследователи адаптируют материал для изготовления более крупных изделий, например полного криогенного топливного бака.

«Внедрение этой технологии в наши системы может принести огромную пользу в сфере космических перевозок, — отметил Бернар Декотиньи из Европейского космического агентства. — Она поможет разработать космическую инфраструктуру многоразового использования и снизить стоимость миссий. Это действительно доказывает, что европейские инновации могут принести пользу космической отрасли».

Технический директор CompPair Робин Тригейра добавил, что он «в восторге от преимуществ в плане автономности и долговечности, которые мы можем обеспечить для будущих космических аппаратов и ракет-носителей, сократив разрыв между научной фантастикой и реальностью!»