Российские ученые тестируют материалы для глубокого космоса: выдерживают -270 °C и радиацию

Экстремальные условия: фокус на космические технологии

Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» проводит испытания новых материалов, способных функционировать в условиях глубокого космоса, где температуры опускаются до значений, близких к абсолютному нулю, а уровень радиационной нагрузки является экстремальным. Президент НИЦ «Курчатовский институт» Михаил Ковальчук подтвердил, что научные установки центра в настоящий момент подвергают образцы проверке на механическую прочность при температуре около -270 °C и под воздействием мощного ионизирующего излучения.

Эта работа имеет стратегическое значение. Конечная цель — создание космических аппаратов, которые смогут надежно работать вдали от Земли, что является ключевым условием для реализации амбициозных проектов, включая разработку ядерного буксира и миссий за пределы околоземного пространства.

Температурный и радиационный вызовы

Абсолютный ноль по шкале Кельвина составляет -273,15 °C. Работа при температуре -270 °C в условиях космического вакуума выдвигает высочайшие требования к материаловедению. Материалы должны не только сохранять свою структуру, но и не терять критически важных эксплуатационных свойств, таких как прочность и эластичность, в условиях резких перепадов температур и длительного воздействия космической радиации.

Радиационная нагрузка — вторая серьезная угроза. Космическое излучение, состоящее из высокоэнергетических частиц, способно вызывать деградацию полимеров, изменения в кристаллических решетках металлов и нарушение работы бортовой электроники. Разработка материалов, устойчивых к такому воздействию, — фундаментальная задача для обеспечения долговечности и безопасности будущих межпланетных станций.

Связь с проектом «Ядерный буксир»

Тестируемые материалы напрямую связаны с развитием российского проекта ядерного буксира (известного также как «Зевс» или проект «Нуклон»), который позиционируется как основа для освоения дальнего космоса, включая полеты к Луне и Марсу. Ядерные двигательные установки требуют компонентов, способных выдерживать не только холод и радиацию, но и высокие температуры, связанные с работой самого реактора.

«Нельзя не сказать и о разработках федерального проекта по космической ядерной энергетике. Только ядерные источники энергии могут обеспечить в космосе новый промышленный уровень потребления, постоянную и практически значимую деятельность на Луне и Марсе, которая, безусловно, начнется ближе к 40-м годам», — отмечал ранее представитель Института космических исследований РАН.

Некоторые источники указывают, что для ядерного двигателя уже разрабатывается молибденовый сплав с керамикой из карбида титана, способный выдерживать свыше 1000 °C, причем его производство может быть связано с 3D-печатью. Однако испытания «Курчатовского института», судя по заявлению, сфокусированы на холодных и радиационных аспектах, что подразумевает создание оболочек, систем охлаждения и конструкционных элементов для отсеков, максимально удаленных от источника энергии.

Перспективы и научный контекст

Исследования в области материалов для экстремальных условий — это глобальный тренд. Российские ученые, в частности, занимаются не только традиционными сплавами. Например, сообщалось о создании смол для 4D-печати с эффектом памяти формы, которые также перспективны для аэрокосмической отрасли. Кроме того, ряд университетов, включая ДВФУ, работает над композитными материалами, направленными на защиту от космической радиации, сочетая в себе легкие и тяжелые компоненты для рассеяния разных типов излучения.

Реализация комплексной программы по развитию атомной промышленности, координируемой «Росатомом» и курируемой НИЦ «Курчатовский институт», включает направление «Новые материалы и технологии», что подчеркивает системный подход к решению подобных технологических барьеров. Успех в создании этих материалов позволит России укрепить свои позиции в области долгосрочных космических миссий.