На экспериментальном комплексе «Ударная труба» в НИИ механики МГУ были проведены исследования, направленные на изучение поведения графита при экстремальных нагрузках.
Ученые моделировали условия, близкие к тем, которые возникают при входе космического аппарата в атмосферу Земли, когда теплозащитные материалы подвергаются колоссальным температурным и механическим воздействиям.
В ходе экспериментов исследователи зафиксировали спектры излучения ударно нагретого газа, содержащего продукты разрушения графитовой пластины. Полученные данные позволили сделать важные выводы о механизмах абляции — процесса разрушения поверхности материала под воздействием высоких температур и давления.
Безопасность полета спускаемого космического аппарата в земной атмосфере во многом определяется надежностью его теплозащитного покрытия. Чаще всего для этого используют углеродные абляционные композиционные материалы.
Однако до сих пор не было полного понимания того, как именно эти материалы разрушаются при сверхвысоких нагрузках. Новые эксперименты показали, что основной причиной деградации графита является не термическое испарение, а механическое разрушение — откол микроскопических фрагментов с поверхности.
Ученые отмечают, что дальнейшие эксперименты помогут уточнить детали процесса разрушения и разработать более совершенные композитные материалы. В перспективе это может привести к созданию более легких и долговечных теплозащитных систем, что особенно актуально для пилотируемых миссий и коммерческих космических программ.
Работа российских исследователей вносит важный вклад в понимание физики экстремальных воздействий на материалы. Полученные данные могут быть полезны не только в аэрокосмической отрасли, но и в других областях, где конструкции подвергаются ударным нагрузкам — например, в оборонной промышленности или при проектировании гиперзвуковых летательных аппаратов.
Ранее ученые МГУ исследовали землю в районах падения ступеней ракет-носителей с Байконура и на аэродромах Центральной России. Выяснилось, что экосистемы восстанавливаются даже после аварийных утечек топлива.
