Научная аппаратура, предназначенная для исследований Красной планеты в ходе миссии "ЭкзоМарс-2020", проходит испытания. В ее состав входит оптический прибор фурье-спектрометр ФАСТ, который планируется запустить на посадочной платформе космического аппарата "ЭкзоМарс-2020". Он разработан для исследований атмосферы планеты, включая регистрацию ее составляющих, в том числе метана, а также для мониторинга температуры и аэрозолей, изучения минералогического состава поверхности. Информация о содержании метана в марсианской атмосфере позволит дать ответ на вопрос о возможности существовании на этой планете живых организмов. В условиях Земли этот газ вырабатывается, в том числе, микробами. Установлено, что концентрация метана в атмосфере Марса периодически изменяется, но причина этих колебаний неизвестна. Фурье-спектрометр ФАСТ, предназначенный для анализа содержания веществ в газовой пробе, поможет разобраться в этом вопросе. Но сам прибор нуждается в вибрационной защите. Для ее обеспечения Институт космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН) обратился в Самарский университет.
Необходимую высокую динамическую устойчивость фурье-спектрометра ФАСТ обеспечат виброизоляторы из материала МР (металлорезины). Этот демпфирующий материал разработан учеными Самарского университета и производится в лабораториях вуза. Он обладает полезными свойствами резины и крайне устойчив к агрессивным средам, радиации, высоким и низким температурам, интенсивным динамическим нагрузкам, характерным для космического пространства.
Секрет материала МР заключается в особой технологии плетения и прессования спиральных металлических нитей разного диаметра. Благодаря удачному сочетанию редких свойств виброизоляторы из МР способны нивелировать разрушительное воздействие экстремальных вибрационных и ударных нагрузок на бортовую аппаратуру, которые сопутствуют запуску космического аппарата и вывода на орбиту.
"Если сравнить МР с резиновыми виброизоляторами, то резина не просто проигрывает металлорезине, она вообще не может эксплуатироваться для этих целей, потому что в открытом космосе температура изменяется в широких пределах, вплоть до абсолютного ноля. При такой температуре резина становится хрупкой, а МР — нет, ее свойства не меняются. Кроме того, у резины есть и другие недостатки, среди них — озоновое старение. Солнечная радиация, озон ее разрушают, — поясняет главный инженер отраслевой научно-исследовательской лаборатории вибрационной прочности и надежности авиационных изделий Самарского университета Федор Паровай. — А изделия из материала МР, благодаря цельнометаллической структуре, спокойно выдерживают температуры до минус 270 °С. Кроме того, они имеют высокие ресурсные показатели, поскольку процессы разрушения в них развиваются сравнительно медленно". Еще одно преимущество металлического аналога резины в том, что при разрушении прессованных нитей спирали внутри виброизолятора его демпфирующие свойства усиливаются.
Это уже второй опыт сотрудничества Самарского университета с ИКИ РАН в рамках миссий по изучению Марса. "В рамках первого этапа миссии "ЭкзоМарс-2016" понадобилось обеспечить виброзащиту для фурье-спектрометра ТИРВИМ. Для подобных приборов нужна цельнометаллическая конструкция, без полимерных материалов. Металлорезина для этих целей подходит идеально. Поэтому коллеги из Института космических исследований обратились к нам, — рассказывает Федор Паровай. — Опыт сотрудничества с ИКИ РАН насчитывает около 15 лет. За это время они мы создали для них 8 систем виброизоляции для разных типов приборов".
В настоящее время идет сборка и испытания фурье-спектрометра ФАСТ. После данного этапа возможно потребуется доработка системы виброзащиты. Однако предыдущая партия виброизоляторов из МР для прибора ТИРВИМ полностью удовлетворяла всем требованиям ИКИ РАН и была установлена на космический аппарат без доработок.
Для справки
Динамические и виброакустические процессы сопровождают работу любой машины: от компьютерной техники до самолетов и космических кораблей. Даже самые незначительные колебания влияют на качество и надежность работы как отдельных узлов, так всего устройства в целом. Использование систем акустической и вибрационной защиты способно не только в несколько раз продлить срок службы сложного и дорогостоящего оборудования, но и сделать его использование более удобным и комфортным для человека.
Самарская (куйбышевская) школа по динамике и виброакустике является одной из наиболее авторитетных мировых научно-практических школ. Ее основы были заложены более полувека назад и тема динамики и виброакустики машин в деятельности КуАИ-СГАУ-Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королева занимает особое место.
Разработки ученых Самарского университета получили широкое применение при создании передовых образцов отечественной авиационной и ракетно-космической техники техники и двигателей к ним, а также другой высокотехнологичной продукции.
Второй этап проекта "ЭкзоМарс-2020" — совместный проект Госкорпорации "Роскосмос" и Европейского космического агентства по исследованию Марса. В 2020 году с помощью ракеты-носителя "Протон-М" и разгонного блока "Бриз-М" планируется осуществить запуск космического аппарата "ЭкзоМарс-2020". Миссия "ЭкзоМарс-2020" реализуется в тесной кооперации с ESA и головным предприятием с европейской стороны — итальянским подразделением ThalesAleniaSpace. Космический аппарат "ЭкзоМарс-2020" включает в себя десантный модуль с посадочной платформой, разработанные российской стороной, перелетный модуль и марсоход европейского производства. Научная аппаратура будет располагаться как на борту европейского марсохода, так и на борту российской посадочной платформы.
Фурье-спектрометр — оптический прибор, используемый для количественного и качественного анализа содержания веществ в газовой пробе. Каждый газ имеет свой спектр поглощения проходящего через него излучения. Величина поглощения зависит от концентрации данного газа.