14.04.2018|05:00

В России впервые создано устройство для сверхточного измерения деформаций в «космических» условиях

Ученые из Института физики им. Л. В. Киренского Сибирского отделения РАН разработали ячейку для исследования свойств материалов при температурах, близких к абсолютному нулю. Такой «дилатометр» сможет исследовать поведение углепластиков, клеев и металлических деталей, которые используются для создания внеземных аппаратов, таких как, например, космический телескоп «Миллиметрон». Соответствующая статья опубликована в Technical Physics Letters.
При изменении условий окружающей среды материалы деформируются. Скажем, металлы при нагревании расширяются. Магнитные материалы подвержены магнитострикции — их размеры меняются вслед за колебаниями состояния намагниченности. Пьезоэлектрические материалы под действием электрического поля также испытывают механические деформации. Космос отличается от Земли тем, что там любое изделие подвергается не только перепадам температур, но и действию вечно меняющихся магнитных, а иногда и электрических полей. Именно поэтому особо высокие требования к устойчивости материалов предъявляются при проектировании космических аппаратов. Разработчики должны точно знать, как поведет себя тот или иный материал при разных внешних условиях.
Особенно важно это сегодня, когда начинается внедрение новых для космоса материалов, таких как углепластик, из которого планировалось делать новый российский космический корабль «Федерация» (впрочем, технологические трудности пока заставляют делать его из металлов). Из того же углепластика SpaceX сегодня строит топливный бак для BFR, на которой в 2020-х годах планирует послать миссию на Марс.
Авторы новой работы разработали и запатентовали уникальную измерительную ячейку, предназначенную для решения как раз этой проблемы. Их устройство называется дилатометр, и он с крайне высокой точностью измеряет сверхмалые деформации твердых образцов в диапазоне температур от −270 до +80 градусов Цельсия.
Основа устройства — емкостный конденсатор, который имеет две плоские обкладки. Одна из обкладок — неподвижная, а другая подвешена на специальной мембране и может смещаться. Исследуемый материал помещается в ячейку, где подвижная обкладка емкостного датчика соприкасается с образцом. Подвергаясь внешнему воздействию — температурному, или какому-то еще — образец изменяет свои размеры, что приводит к смещению подвижной обкладки конденсатора. Емкость конденсатора зависит от расстояния между обкладками, а значит при любой деформации тестируемого материала она меняется. Полученный сигнал пересчитывается в коэффициент линейного расширения. Это первый в России прибор такого уровня точности.
Подобные измерительные ячейки не производятся массово. Обычно их создают под конкретную установку. В данном конкретном случае работа красноярских ученых была связана с созданием российского космической телескопа «Миллиметрон». Он сможет изучать дальний и ближний космос в миллиметровом и инфракрасном диапазоне, и станет первым космическим телескопом таких размеров в этом диапазоне (до 10 метров).
В настоящее время разработчики из Красноярска планируют усовершенствовать дилатометр. Сейчас оно показывает только продольные изменения размера. После доработки оно сможет изучать состояние материала и по поперечной оси, что позволит перейти от «плоского» к объемному представлению о поведении изделия в космосе.
Созданный в рамках космического проекта прибор может найти применение и вне космоса. С его помощью можно изучать мультиферроики — материалы, которые изменяют свои свойства под действие магнитного и электрического полей. Из них в теории можно делать высокочувствительные датчики переменного магнитного поля и СВЧ-генераторы и фильтры.

Источник: https://news.rambler.ru/scitech/39613644-v-rossii-vpervye-sozdano-ustroystvo-dlya-sverhtochnogo-izmereniya-deformatsiy-v-kosmicheskih-usloviyah/

  Опубликовать
Комментарии
Текст комментария
Другие новости в рубрике «Наука и технологии»
Ученые из Индии и Бразилии изучают потенциал биотехнологии в Красноярске 05/10, 13:00
Ученые из Индии, Бразилии и России приехали в Красноярск, чтобы изучить потенциал биотехнологии и обменяться опытом с зарубежными коллегами. Площадкой для научных встреч стал Сибирский федеральный университет.
Разработки ученых из Красноярска позволят создать кондиционер для космической станции 02/10, 17:00
МОСКВА, 2 октября. /ТАСС/. Ученые Сибирского федерального университета (СФУ, Красноярск) создали математическую модель, которая показывает, как гравитация изменяет процесс испарения жидкости.
Красноярские ученые представили проекты металлургии будущего 18/09, 13:00
Молодой ученый из Красноярска на X Международном конгрессе и выставке «Цветные металлы и минералы» представил проект металлургии будущего.
Ученые из Красноярска изобрели топливо из водорослей с илом 08/09, 13:00
В рамках «Экосмотра-2018», который проходит в Красноярске, ученые региона сделали новое открытие. Деятели науки придумали топливо из водорослей с илом. Об этом сообщил сайт «Столица 24».
«Билайн» проанализировал, сколько часов у телевизора проводят абоненты 28/08, 17:00
«Билайн» ТВ за просмотром телевизора в первой половине 2018 года. Пользователям «Билайн ТВ» провели перед телевизором более 788 миллионов часов или свыше 32 миллионов дней в первые шесть месяцев 2018…
Разработка ученых СФУ позволит прогнозировать загрязнение воздуха в Красноярске 21/08, 13:00
Учёные Сибирского федерального университета разработали цифровую модель рельефа Красноярска и его окрестностей. Карта позволяеи прогнозировать распространение чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера.

Интервью

Главное за сутки

Сегодня в кино
Вся афиша Красноярска на сайте
krasnoyarsk.4geo.ru/afisha/