українські вчені вигадали, як протистояти загрозам з космосу - Новини партнерів
Челябінськ став майданчиком для реалізації одного із найгучніших проектів останніх років. Йдеться створення системи захисту Землі від космічної небезпеки з урахуванням Южно-Уральського державного університету.
Вчені з усього світу вже розробили низку пропозицій щодо захисту Землі від астероїдів. Найбільш перспективною вважається стратегія, коли до астероїда за допомогою ракети доставляється потужний заряд, що дозволяє змінити траєкторію руху космічного тіла або зруйнувати його, перетворивши на дещо менш небезпечні уламки меншої маси. Дослідження у цьому напрямі проводяться на базі найбільшого вишу Південного Уралу.
Керівник центру "Матеріалознавство та нанотехнології" Південно-Уральського державного університету (НДУ ЮУрДУ) Сергій Сапожніков розповів: "Ми склали з усіх робіт в університеті, що містять цікаві ідеї, комплексну пропозицію. Воно може бути корисним у вирішенні проблеми астероїдної безпеки не будь-коли, через 100 років, а вже найближчим часом”.
Свій проект під назвою "CleanSpace" ("Чистий космос") челябінські вчені представили на суд Міжнародної наукової ради ЮУрДУ, який підтримав ці пропозиції та порадив увійти до колаборації з міжнародними організаціями, які займаються цими масштабними завданнями.
Проект челябінських вчених складається з кількох напрямків. По-перше, це розробка композитних матеріалів, які будуть використовуватися для створення легких конструкцій космічних кораблів (damage tolerant structures).
Вони дозволять кораблю стабільно працювати навіть за наявності наскрізного ушкодження. Також вчені планують створити захист для членів команди корабля, на кшталтпротиосколкових бронежилетів військовослужбовців
По-друге, вчені розробляють ефективну та довговічну рухову установку для управління польотом, яка б змогла забезпечити швидкий запуск та відключення системи управління космічного корабля, щоб точно виконати задану траєкторію польоту до астероїду.
Крім того, вчені з "метеоритного міста" працюють над технологією виробництва складних деталей із порошкових металоматричних композитних матеріалів, використовуючи селективне лазерне сплавлення. Це вирішить проблему власного виробництва таких порошків та технології їх модифікації під час виробництва деталей ракетних двигунів.
Крім астероїдної небезпеки існує проблема космічного сміття, яке практично неконтрольоване на високих швидкостях. Періодично він падає на Землю, часто виводить з ладу навколоземні супутники. Тому космічний сміття стане реальною загрозою орбітальним заводам, на яких збиратимуть міжпланетні кораблі для боротьби з астероїдами. Вирішенням цієї проблеми челябінські вчені бачать систему управління космічними кораблями через алгоритми навігації. Вона дозволить досягти гарантованого захисту супутників від космічного сміття.
"Одне з ключових завдань сучасної науки та технологій - скорочення термінів розробки нової техніки та зниження її вартості без шкоди надійності. На сьогоднішній день це можливо досягти шляхом використання обчислювальних ресурсів суперкомп'ютерів та сучасного програмного забезпечення. Це дозволить замінити частину натурних випробувань віртуальними. З безлічі змодельованих варіантів конструкцій можна буде вибрати найкращу, яка надалі братиме участь у реальних випробуваннях", - сказав Сергій Сапожніков.
У зв'язку з цим перед вченими ЮУрДУпорівняно недавно було поставлено завдання: створити "Цифрову суперкомп'ютерну модель ракети". Це мало на увазі повнорозмірне моделювання руху ракети по траєкторії (від моменту старту до кінця активної ділянки), враховуючи всі фактори, з якими зіткнулася ракета при реальному запуску: масштаб, час, робота агрегатів рухової установки, динаміка конструкції, аеродинамічний обтік і їх взаємний вплив. Проте, за словами вчених, у найближчі 5-10 років це завдання у повному обсязі вирішити
буде неможливо, оскільки знадобиться дуже багато часу. До того ж результати такого підходу мають високу ймовірність похибки. Тому вчені пропонують змоделювати процес в окремі блоки ракети і стикувати їх один з одним як конструктор за допомогою відповідних LMS-алгоритмів. Це дуже складне завдання, але, проте, вона можна здійснити за допомогою широких можливостей суперкомп'ютерів.
Челябінські вчені зосередили зусилля на створенні спрощеної цифрової суперкомп'ютерної моделі ракети на базі українського програмного забезпечення, а також докладному моделюванні агрегатів та вузлів ракети, віртуального випробувального середовища та можливих аварійних ситуацій.
Вчені планують отримати серйозні результати від проекту і тим самим закласти "цеглинку" в будівлю науково-технологічної бази вирішення проблеми астероїдної безпеки нашої планети.