Как вам идея для фантастического фильма, в котором космический корабль будущего, который при возвращении на Землю покрывается испариной, как спортсмен после марафона. Она скоро может стать реальностью благодаря разработке ученых из Техасского университета A&M и компании Canopy Aerospace.
Проблема теплозащиты преследует космонавтику с первых полетов. При входе в атмосферу трение разогревает поверхность корабля до 3000℃ — температуры, при которой плавится большинство материалов. Традиционные решения вроде абляционных щитов (которые постепенно сгорают) или керамической плитки (как у Space Shuttle) имеют серьезные ограничения. Они либо требуют полной замены после каждого полета, либо трудоемкого ремонта.
Именно эту проблему решает новая технология «транспирационного охлаждения». Ее принцип удивительно прост и вдохновлен природой: подобно тому, как человеческое потоотделение регулирует температуру тела, специальный 3D-печатный материал испускает газ при нагреве.
Наш материал — это карбид кремния с микроскопическими порами. При нагреве он выпускает охлаждающий газ, который создает защитную прослойку между корпусом и раскаленной плазмой. Это похоже на принцип пуховика, где греет не сама ткань, а захваченный воздух
Преимущества этой системы в многоразовости без замены элементов, автоматической адаптации к разным режимам входа и потенциальном снижении веса теплозащиты на 40%.
Сейчас технология проходит испытания в гиперзвуковых аэродинамических трубах Техасского университета. Первые тесты показывают, что «потоотделение» может снижать температуру поверхности на сотни градусов. Как отмечает участник испытаний, аспирант Уильям Мэтьюз, это полностью меняет правила игры: «Представьте Starship (многоразовая ракета-носитель компании SpaceX. — Наука Mail), который не требует недельного обслуживания после каждого полета».
Интересно, что сама идея не нова — NASA экспериментировало с транспирационным охлаждением еще для X-15 в 1960-х. Но только современные материалы и технологии 3D-печати сделали ее практической реальностью.
Если испытания пройдут успешно, уже к 2030 году мы можем увидеть первые «потеющие» космические корабли, открывающие новую эру доступной многоразовой космонавтики.
Ранее Наука Mail рассказывала, что инженеры создают навигационную систему для Луны.
