О космических достижениях, новых разработках, интересных фактах и событиях, связанных с освоением космоса, средства массовой информации начинают активно рассказывать, как правило, ближе к Дню космонавтики – дате, мимо которой пройти никак нельзя.
Не эффект, а эффективность
Наша газета не исключение. Например, не так давно «Томские новости» познакомили читателей с замечательным хомячком Хомкой, которого сотрудники лаборатории бизнес-инкубатора ТУСУРа готовили для отправки в ближний космос – стратосферу. Там хоть и нет невесомости, и это вроде как не настоящий космос, но испытаний волне достаточно, чтобы ощутить условия для выживания на высоте. Перенесет их земной путешественник, вернется на Землю – значит, появятся новые знания, которые пополнят копилку уже имеющихся сведений о необъятных возможностях освоения космоса.
Но биоисследования – это маленькая доля того, какой вклад вносят томские ученые в освоение космоса. Мощный научный потенциал, лабораторная и исследовательская база, возможности интеграции вузов, кооперация с государственными корпорациями позволяют вести эту работу системно и последовательно. И она не привязана к каким-либо памятным датам. Хотя естественное желание чем-то удивить и порадовать, сделать что-то такое, чего еще не было, разумеется, всегда остается.
Томские политехники, например, гордятся тем, что в 2017 году с борта Международной космической станции был запущен спутник «Томск-ТПУ-120» – первый космический аппарат, созданный с использованием 3D-технологий и уникальных материалов. В течение пяти месяцев он поддерживал связь с Землей, в том числе и со студенческим центром управления полетом ТПУ.
Однако стремление произвести эффект является отнюдь не главным желанием разработчиков, и повседневная плановая работа во взаимодействии с Роскосмосом, РКК «Энергия», другими вузами Томска позволяет расширить возможности освоения космоса.
Чудодейственный принтер
На днях стало известно, что инженеры Томского политехнического университета завершили разработку первого российского 3D-принтера для печати в условиях невесомости. Работа выполнялась по заказу ракетно-космической корпорации «Энергия» имени С.П. Королева, которая входит в состав госкорпорации «Роскосмос», совместно со специалистами корпорации и Томского государственного университета.
Два летных образца принтера уже переданы заказчику. По информации Роскосмоса, один из них будет отправлен на Международную космическую станцию (МКС) уже в июне 2022 года. С его помощью российские космонавты смогут делать детали, необходимые для работы с оборудованием станции. Второй образец останется на Земле.
Сообщается, что разработка принтера со всеми необходимыми этапами заняла чуть больше трех лет. Перед специалистами томского политеха стояла задача сделать аппарат, который позволит оперативно и непосредственно на станции создавать нужные космонавтам небольшие детали, чтобы их не пришлось доставлять с Земли.
Главный научный и инженерный вызов заключался в том, что 3D-печать в невесомости отличается от земных условий. При печати на Земле гравитация вносит существенный вклад в «склеивание» слоев при послойном формировании детали. Отсутствие гравитации требует изменений и в технологии, и в конструкции принтера.
На инженерах томского политеха была полностью конструкция принтера, электронную начинку разработали ученые Томского государственного университета.
Сложение умов
3D-принтер – это аппарат размером с небольшой аналоговый телевизор. Это блочно-модульная конструкция, все компоненты которой собраны в одном корпусе. По заданной 3D-модели принтер послойно печатает нужный объект из термопластичных полимеров. Детали, изготовленные таким образом, получаются очень прочными, но при этом легкими.
Рабочая камера принтера, в которой непосредственно происходит процесс печати, полностью герметичная. Она оснащена системами терморегулирования, вентиляции, циркуляции и очистки воздуха. Это важно для удаления продуктов термического разложения пластика из атмосферы рабочей камеры и обеспечения безопасности экипажа станции. В обычных принтерах такие элементы не предусмотрены
– За этой работой стоит труд большого коллектива исследователей и инженеров томского политеха. Это была нетривиальная задача – создать надежное, легкое устройство, работающее в условиях, очень отличающихся от земных, – говорит и.о. ректора ТПУ Дмитрий Седнев.
А вот программное обеспечение было разработано в кооперации с ТГУ.
– Разработанное учеными и инженерами ТГУ ПО для первого российского космического 3D-принтера позволит участникам космических экспедиций выйти на новый уровень выполнения задач в космосе – с использованием аддитивных технологий, – отметил ректор ТГУ Эдуард Галажинский.
«Научно-технический прогресс двигают люди. С корпорацией «Энергия» мы обсуждаем не только использование томских технологий, которые, конечно, очень важны для ракетно-космической сферы, но и подготовку нового поколения ученых, которое станет достойной сменой сегодняшним светилам.
Сергей Жвачкин, эксгубернатор Томской области
Все – впереди
На самой разработке участие томских политехников в проекте не закончится.
– В будущем мы планируем участвовать в обучении космонавтов 3D-печати, работе с устройством. А когда эксперимент будет проходить непосредственно на борту МКС, планируется, что политехники будут участвовать в обработке результатов, – заверил Дмитрий Седнев.
Сотрудничество компании «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнева (ИСС, входит в состав госкорпорации «Роскосмос») и Томского политехнического университета продолжается уже более 50 лет. Оно реализуется не только в подготовке высококвалифицированных кадров, но и в ряде совместных проектов. Одним из основных направлений взаимодействия является космическое материаловедение.
В свое время университетом для фирмы были созданы автоматизированные вакуумные установки для нанесения покрытий на различные узлы и конструкции спутников. За последние годы каждый из партнеров значительно продвинулся вперед. И наиболее интересными оказались те тематики, по которым партнеры до этого момента не сотрудничали. Было принято решение усилить взаимодействие в части создания комплексных цифровых двойников – виртуальных аналогов реальных объектов, дублирующих их в основных характеристиках.
Вторым важным аспектом стал обмен опытом в части аддитивных технологий. В «решетневской» фирме формируется центр для их внедрения в производство. В томском же вузе подобный центр уже есть.
– Он создан на базе только собственного оборудования, – объясняет и. о. ректора ТПУ Дмитрий Седнев. – Более того, у нас накоплен достаточно большой опыт и есть пул специалистов, наших коллег из других университетов и из РАНовских структур, которые нам помогают.
В перспективе, если центры будут оснащены аналогичной техникой, решать многие задачи сообща станет легче. По словам Дмитрия Седнева, это позволит сделать максимально короткой интеграцию специалистов. ТПУ сможет стать для ИСС стабильным ресурсным плечом, то есть помогать в самых разных разработках.
Вклад в общую копилку
С госкорпорацией «Роскосмос» и РКК «Энергия» плотно сотрудничает и ТУСУР. Подписано соглашение о создании инжиниринговых центров по проектированию космических аппаратов.
В ТГУ в числе других ведутся работы по моделированию траектории движения космического мусора, траектории движения астероидов, создаются математические модели процессов, которые происходят в ракетных двигателях.
А еще космическими разработками занимаются и институты Томского научного центра. Нередко исследования проводятся в кооперации с вузами. Как рассказал директор Института физики прочности и материаловедения Евгений Колубаев, совместно с коллегами из университетов ученые института ведут работы по модификации стекол иллюминаторов.
Также осуществляется сотрудничество и с другими предприятиями ракетно-космической отрасли. И тут бы не забыть про наше легендарное предприятие «Полюс», которое работает на космос со дня его основания, еще с советских времен, и вклад которого есть и в запуск космического корабля, обеспечившего первый полет человека в космос. Об этом напоминает томичам макет космического корабля, установленный у проходной предприятия. А еще уместно вспомнить и нашего земляка – космонавта Николая Рукавишникова, не растерявшегося в нештатной ситуации и осуществившего посадку корабля в ручном режиме.
Совместные проекты
Так что Томск с космосом связан не только по праздничным датам и в связи с удачными полетами. В Томске сложилась мощная кооперация между институтами, вузами и предприятиями космической отрасли, которая и позволяет участвовать в широкомасштабных государственных проектах, направленных на получение новых знаний о космосе. И эта работа только набирает обороты.