Испарение обшивки космических кораблей: учёные МГУ работают над улучшением безопасности

Российские учёные провели серию экспериментов, в ходе которых изучили процесс испарения обшивки космических аппаратов, а также вещества астероидов и метеоритов при их взаимодействии с плазмой во время вхождения в атмосферу. Эти исследования помогут повысить устойчивость спускаемых космических аппаратов к повреждениям, сообщили в пресс-службе Российского научного фонда.

Исследователи из Московского государственного университета имени Ломоносова разработали методику, позволяющую анализировать процессы, происходящие с соединениями кальция и железа в плазменной среде. Эти элементы были выбраны в качестве объектов исследования, поскольку они присутствуют в материалах, используемых для обшивки спутников и ракет, а также входят в состав астероидов. Полученные данные позволят более точно описывать процессы разрушения как небесных тел, так и искусственных объектов при их вхождении в атмосферу.

Эту методику разработала команда специалистов МГУ под руководством доцента химического факультета Тимура Лабутина. Целью исследования было изучение физико-химических реакций, происходящих при взаимодействии плазмы с веществами, содержащимися в составе астероидов, метеоритов и обшивки космических кораблей.

Учёные поясняют, что при вхождении космических аппаратов или небесных тел в плотные слои атмосферы образуется облако плазмы. Долгое время исследователей интересовало, каким образом это плазменное облако взаимодействует с поверхностью как искусственных, так и природных объектов, и как происходит их разрушение. В частности, они стремились понять, происходит ли разрушение в основном из-за испарения верхних слоёв обшивки или пород метеоритов, или же ударные волны активно "срывают" частицы с их поверхности.

Для получения этих данных команда Лабутина провела серию экспериментов. В ходе опытов учёные поместили в вакуумную камеру образец, содержащий карбонат кальция и оксид железа, и нагрели его с помощью мощного лазера при различных уровнях атмосферного давления. Это привело к образованию плазменного облака вокруг исследуемого материала, структура, состав и свойства которого были изучены с помощью дополнительного лазерного излучения.

Эксперименты позволили исследователям проследить за процессом испарения поверхности материала при контакте с плазмой, а также изучить, как разлагаются и вновь образуются молекулы оксидов железа и кальция под воздействием ударных волн и молекул кислорода. Эти знания помогут конструкторам космических аппаратов улучшить методы тестирования своих проектов, а также позволят учёным более точно моделировать процессы, происходящие при вхождении метеоров в атмосферные слои планет.

Фото: Wikimedia Commons/ АО Gateway для фотографирования Земли астронавтами , Подразделение по науке о Земле и дистанционному зондированию, Космический центр имени Линдона Б. Джонсона