În acest an lumea sărbătorește cincizeci de ani de la primul zbor cu echipaj în spațiu. Începutul erei spațiale a fost o victorie a gândirii umane în multe domenii ale științei și tehnologiei. Una dintre cele mai importante și greu de rezolvat probleme a fost de a proteja nava de supraîncălzire în timp ce revenirea pe Pământ.
Toată lumea știe că corpurile cerești de dimensiuni mici, care se încadrează pe Pământ din spațiu, complet sau aproape complet ars și straturile dense ale atmosferei. De mare viteză, în afara atmosferei spațiale, conduce la faptul că, în fluxul de aer din sens opus, la marginea de conducere a temperaturilor în curs de dezvoltare atingând 7000-8000 ° C. material care poate rezista la astfel de temperaturi care apar in mod natural Nu. Dar pentru a salva suprafața navei posibil.
Primul factor care ajută la economisirea de spațiu lander - timpul limitat de coborâre. Fluxurile de căldură ajunge la un anumit organism, distrugând-o, cu toate acestea, să nu aibă timp pentru a termina acest „loc de muncă“ înainte de oprire coborâre. Este acest efect este utilizat: protecția termică a nave spațiale. În acest scop, carcasa din exterior este aplicat un strat special care se prăbușește de încălzire atunci când aerodinamic. în timp ce absoarbe o anumită cantitate de căldură. Deoarece fluxul termic furnizat în timpul aparatului de coborâre pe unitatea de suprafață, foarte precis, este posibil să se aleagă grosimea acoperirii cu barieră termică, astfel încât atunci când rupere acest flux să fie complet absorbit, iar corpul principal al aparatului rămâne intact. Metoda de protecție termică bazată pe avans furnizate în timpul în care materialul absorbant de fractură fluxul de căldură este numită răcire ablative. aplicabilitatea ei sunt determinate în principal de existența unor materiale capabile să absoarbă la valoarea lor distrugere semnificativă de căldură și, în același timp, au o densitate specifică relativ scăzută și rezistență satisfăcătoare.
De la mijlocul anilor '50, când specialiștii de întrebare tehnologiei de rachete au apărut de protecție termică a revenit focoase de rachete, materiale plastice speciale au fost elaborate pe baza unei rășini fenol-formaldehidă având proprietăți bune de absorbție de căldură. La începutul anilor '60, am fost, de asemenea, dezvoltate materiale noi pe bază de rășini epoxidice, care, deși nu este prezentat proprietăți de ablație bune, dar posedă caracteristici mecanice și tehnologice bune. În afară de fibre de sticlă, găsiți în prezent utilizarea, azbest, carbon, cuarț, grafit și alte tipuri de fibre.
Pentru fabricarea de scuturi termice ale vehiculelor spațiale returnate plastice armate sunt utilizate pe scară largă. În ciuda greutății specifice scăzute a maselor plastice, ponderea acestor ecrane este mare, cu toate acestea, pentru a reduce este de dorit să se selecteze forma compartimentului de coborâre cu o suprafață mai mică expuse unor solicitări termice puternice. În acest scop, destul de bine potrivite emisferă. care este adesea utilizat în practică.
De exemplu, vehiculul de aterizare (sondă), cum ar fi stațiile de „Venus“ are o formă sferică și este prevăzută cu mai multe straturi de acoperire cu barieră termică, din care o parte este distrusă la frânarea aerodinamică, iar porțiunea rămasă a sondei protejează echipamentul de acțiunea temperaturilor ridicate de Venus, ajungând la suprafața de 280 ° C, Din punct de vedere al căldurii, materialul pentru a asigura siguranța aparatului sunt coborâte pe suprafața altor planete, mult mai dificilă decât atunci când coboară de pe orbita Pământului. Acest lucru se datorează faptului că dispozitivele de „străin“ intră în atmosfera planetelor cu viteze mai mari.
Pentru a rezolva problema de protecție termică de nave spațiale în timpul coborârii sale în atmosferă este necesar să se ia în considerare unele caracteristici ale zborului balistice. De exemplu, sonda să coboare în atmosfera expedient Jupiter trimis la o traiectorie de mică adâncime, astfel încât punctul de intrare situată în apropierea ecuatorului planetei, iar sonda deplasată în direcția de rotație. Acest lucru va reduce viteza dispozitivului în raport cu atmosfera planetei, și, astfel, reduce căldura și construcția acesteia. Configurarea sondei este aleasă astfel încât ea începe să încetinească cât mai mult posibil la altitudini mari in care atmosfera are încă un vid semnificativ. Caracteristici Balistice asociate cu încălzirea navei spațiale în timpul coborârii lor, destul de mult, și selectarea traiectoriei de zbor optim poate fi considerat pe bună dreptate, una dintre metodele de protecție termică.
Mai ales dificil este problema de protecție termică pentru nave spațiale reutilizabile. Suprafața lor de plumb dezvoltat într-o foarte mare de acoperire ablativ de căldură în masă. În plus, cerința de reutilizabil set, în general vorbind, problema dezvoltării de materiale care pot rezista la o sarcină termică fără a se rupe. De exemplu, temperatura maximă pe suprafața carcasei americane spațiale mnogorazovago utilizare constituie 1260-1454 ° C. De operare din aliaj de aluminiu de temperatură, din care se face corpul, trebuie menținut nu mai mare de 180 ° C. Dar această sumă nu este satisfăcătoare pentru dispozitivele echipajului și ale vehiculului. declinul în continuare necesitatea unor măsuri suplimentare: a crescut cabina izolare termica interioara, radiator folosind sistemul de control termic, etc.
De fapt, întreaga suprafață a produsului împărțit la nivelul de căldură în patru zone, fiecare dintre care utilizează acoperirea. Pe aparatul de con nas și șosete de aripă, unde temperaturile depășesc 1260 ° C, materialul este aplicat de carbon, armat cu fibre de carbon. În procesul de returnare a dispozitivului de pe Pământ, acest material este distrus și trebuie să fie înlocuite înainte de fiecare zbor ulterior. În cazul în care temperatura depășește 371 ° C, folosind o acoperire de tip barieră termică reutilizabilă flexibilă. În zonele în care temperatura suprafeței este 371-649 ° C, se aplică; și o acoperire refolosibile constând din fibre de siliciu amorf, puritate 99,7%, la care se adaugă un liant - dioxid de siliciu coloidal. semicarcasa Izolație termică având o temperatură de 1260 ° C 649- este de asemenea realizată folosind izolarea reciclate. Diferența constă în dimensiunea dalei (152x152 mm la o grosime care este în intervalul de 19-64 mm).
Trebuie remarcat faptul că cerințele pentru bariera termică de acoperire spațiale reutilizabile este destul de variat și foarte complex. De exemplu, aceste acoperiri trebuie să aibă proprietăți optice bine definite, este necesar să se mențină temperatura lor în timpul zborului orbital, iar porțiunea de expunere. Ei trebuie să reziste la sarcini dinamice ridicate la intrarea dispozitivului în atmosferă. Pentru a rezolva această problemă, materialul este poros - golurile ocupă 90% din dimensiunea țiglă. Ca urmare, presiunea din dale este întotdeauna egală cu presiunea mediului înconjurător, astfel încât toate sarcinile aerodinamice sunt transmise structurii carcasei principale a navei.
În această notă, am atins doar pe problemele de protecție termică de nave spațiale, încercând să arate ce au fost propuse principalele soluții în procesul de construire a primelor sonde. Știința nu este static, noi soluții și materiale noi vor ajuta să facă o realitate cele mai indraznete vise ale omenirii despre explorarea spațiului.
Legate de Articole Online: