Космические технологии и материаловедение
Регулярные исследования, касающиеся создания космических технологий и материаловедения, начались примерно с 1976 г. Проведение научных и технологических экспериментов в космосе открыло принципиально новые возможности углубленного исследования многих физических явлений, изучение которых на Земле затруднено или даже невозможно из-за действия силы тяжести. Анализ результатов проведенных экспериментов позволил существенно продвинуться в понимании особенностей протекания процессов диффузии, кристаллизации и газообразования. Исследования, проведенные на борту орбитальных станций и автоматических космических аппаратов, привели к созданию нового научно-технического направления — космического материаловедения.
В ходе работ прикладного характера изучались процессы кристаллизации полупроводниковых материалов, влияние технологических режимов на свойства магнитных и сверхпроводящих материалов, условия термодинамической устойчивости фаз сплавов и их обращения с областями несмешиваемости, влияние различных режимов на свойства композиционных материалов, способы снижения концентрации разного рода включений в оптические стекла и т.д. Для изучения процессов тепло- и массообмена, фазовых переходов в жидких и газовых средах потребовалось создание специального научного оборудования; для выращивания полупроводниковых кристаллов также был разработан целый ряд устройств многоцелевого специализированного оборудования, работающего как в автоматическом режиме, так и при непосредственном участии в эксперименте космонавта-оператора.
Проведенные к настоящему времени эксперименты показали перспективность развития работ в невесомости для получения как новых материалов, так и фундаментальных данных с целью улучшения наземных технологий. Наиболее перспективным направлением этих работ является производство в космосе высокочистых биологических веществ, кристаллов, белков, полупроводниковых материалов.
Важными итогами проведенных исследований являются получение большого количества экспериментальной информации о процессах выращивания полупроводниковых кристаллов различными методами, а также создание условий для моделирования технологических процессов в условиях микроускорения. Кроме того, появились новые научные направления, такие как физика невесомости, гидромеханика и тепломассообмен в невесомости. В ближайшем будущем главной задачей в области космического материаловедения станет проведение исследований с целью получения новых фундаментальных знаний о процессах кристаллизации веществ, явлениях тепло- и массообмена в них, условиях формирования макро- и микронеоднородностей материалов, состава, структуры и электрофизических свойств выращиваемых кристаллов в условиях микрогравитации и создание на этой базе научных основ опытного или промышленного «космического» производства материалов с уникальными свойствами, не достижимыми в земных условиях, а также усовершенствование земных технологий.
В настоящее время рынок телекоммуникаций развивается весьма динамично — его объем в 1998 г. превысил 1 трлн дол. При этом объем космического сегмента рынка телекоммуникаций составил примерно 27 млрд дол., или 2,3 % от всего мирового рынка. Однако в течение 10 лет прогнозируется рост удельной доли космического сегмента до 6 %. Это означает, что среднегодовые…
В США средства управления КА военного и двойного назначения эксплуатируют МО, НАСА и Управление по исследованию атмосферы и океанов НОАА (NOAA) Министерства торговли. В США формальное разделение космической программы на гражданскую и военную произошло в начале 1960-х гг. К 1964 г. сформировался НКУ военной навигационной системы Transit. С запуском первых разведывательных КА типа Samos и…
Анализ развития РКТ зарубежных стран в течение 1970-1990-х гг. позволяет сделать следующие выводы. В США для КС связи и ретрансляции, навигации, системы раннего предупреждения о ракетном нападении и радиотехнической разведки созданы КА с расчетными сроками активного существования 7…10 лет (DSCS-2, DSCS-3, Leasat, Fleetsatcom, TDRSS, Navstar). Это позволяет развертывать космические системы в штатном составе на весь…
Благодаря объединению функций электроники, датчиков, систем распределения электропитания и терморегулирования с применением очень легких модульных конструкций на борту перспективных КА не будет кабелей и связанных с шиной распределительных коробок. Это позволит снизить массу КА почти в 10 раз, а занимаемый аппаратурой объем в 2 раза. Электронные модули на множестве микросхем будут монтироваться непосредственно на конструкции…
Создание нетрадиционных ракетных двигателей базируется прежде всего на использовании нетрадиционных источников энергии. Некоторые авторы (А.Е. Акимов, А.Ф. Охарин, Г.И. Шипов и др.) рассматривают возможность реализации методов и средств движения в пространстве на основе пропагандируемых ими принципиально новых физических полей (торсионных, микролептонных, мэонных) и энергии физического вакуума. Экспериментальных результатов, позволяющих говорить о возможности создания требуемых методов…
В составе единого Государственного НАКУ будут эксплуатироваться как современные средства, так и большое количество морально и физически устаревшей техники. На рис. представлены обобщенные показатели по выработке ресурса средств НАКУ МО, который является ядром единого Государственного НАКУ. Из рис. следует, что более 70 % средств НАКУ МО находятся за пределами гарантийного ресурса (имеют 2 или 3-ю…
К категории так называемых гражданских КА относятся спутники, разрабатываемые и запускаемые по государственным программам, исключая КА военного назначения. К их числу могут быть отнесены исследовательские и экспериментальные КА, КА связи, КА землеобзора, включающие метеорологические КА и КА ДЗЗ. Зарубежными специалистами прогнозируется, что общее число гражданских КА, запускаемых в период 1998-2007 гг., составит более 200, т.е….
Европейское космическое агентство — ЕКА (ESA — European Spase Agency) создано в 1975 г. для содействия сотрудничеству европейских стран в области космических исследований, разработки космической техники и поиску ее прикладного использования. Первоначально в ЕКА вошли 11 стран (Франция,ФРГ, Великобритания, Италия, Испания, Швеция, Бельгия, Дания, Нидерланды, Ирландия, Швейцария). Впоследствии в ЕКА вошли Норвегия, Австрия, Канада, Финляндия….
Анализ развития РКТ в нашей стране за рассматриваемый период позволяет отметить следующее: В многоспутниковых системах связи, ретрансляции, навигации, радиотехнической разведки и системы предупреждения о ракетном нападении используются КА с гарантийным ресурсом 1-3 года. Фактические средние сроки функционирования превышают гарантийные на 1-2 года. Отдельные образцы имеют САС 5-8 и даже 10 лет (при их использовании в…
Решение всей совокупности сложных конструкционных, схемотехнических и технологических задач при разработке, создании и эксплуатации космических средств невозможно без широкого развития и внедрения результатов космического материаловедения. При разработке космических средств требуются новые материалы, которые должны выдерживать нагрузки космических полетов (высокие температура и давление, вибрационные нагрузки на этапе выведения, низкие температуры космического пространства, глубокий вакуум, радиационное воздействие,…