ИССЛЕДОВАНИЕ НА УСТАНОВКАХ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА МАТЕРИАЛЫ ТЕПЛОЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ СПУСКАЕМЫХ АППАРАТОВ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ЧАСТИЦ

© А.Ф.Клишин, А.М.Никитин, С.А.Сыромятников
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и научное прогнозирование"
2015 г.

В условиях космического пространства воздействию высокоскоростных частиц подвергаются внешние поверхности элементов и систем конструкции космического аппарата (КА). Для некоторых типов КА последствия ударного воздействия высокоскоростных частиц могут иметь негативный или даже критический характер. В первом случае ухудшаются физико-механические свойства материалов и покрытий элементов (систем) конструкции КА. Во втором случае элемент или система КА выходит из строя (т.е. теряет работоспособность), что может создать аварийную ситуацию для всего КА. Для предупреждения такого исхода необходимо применять специальную защиту элементов и систем КА критичных к воздействию метеороидов.

В состав ряда автоматических межпланетных станций входит спускаемый аппарат (СА), который обычно располагается снаружи её. В отдельных случаях габариты СА значительные и определяют габариты КА. Такая ситуация характерна при сравнении размеров десантного модуля (ДМ) и перелётного модуля (ПМ) изделия «ЭкзоМарс».

Высокая вероятность воздействия метеорных частиц на материалы тепловой защиты ДМ за время перелёта изделия до Марса определяется следующими факторами: большая продолжительность перелёта ( 8 месяцев); значительная ( 20 м2) площадь внешней поверхности ДМ, имеющая теплозащитное покрытие (ТЗП); между орбитами Марса и Юпитера находится пояс астероидов — источник основных метеороидных потоков.

Отметим, что ТЗП ДМ при воздействии метеороидов является «критичным элементом», а тепловая защита ДМ — «критичной системой» изделия «ЭкзоМарс». Предполагается, что характер взаимодействия высокоскоростных ударников с неметаллическими материалами будет значительно отличаться от взаимодействия этих ударников с металлическими преградами (последние давно применяются в качестве эффективной экранной защиты от воздействия высокоскоростных средств поражения).

Рассматриваются расчётно-экспериментальные методики, которые отрабатываются для определения стойкости ТЗП к воздействию высокоскоростных тел и последующей оценке их теплозащитных свойств при заданных теплосиловых испытаниях в высокоскоростных потоках.