Эффективные радиаторы для охлаждения целевой и научной аппаратуры космических спутников разработал студент Передовой инженерной аэрокосмической школы Самарского университета им. Королёва Кирилл Коровин. Для улучшения отвода тепла радиаторы предлагается изготавливать с помощью аддитивных технологий, то есть печатать их на 3D-принтере. Ранее аддитивные технологии в нашей стране при производстве космических радиаторов не применялись.
Студенческий стартап Кирилла Коровина, получивший название AstroCool, победил во Всероссийском конкурсе Фонда содействия инновациям. В рамках проекта в университете уже отпечатан на 3D-принтере первый тестовый образец радиатора для наноспутников формата "кубсат".
По словам автора проекта, проблема избыточного нагрева космической техники является весьма актуальной: из-за перегрева электронные компоненты могут выйти из строя, и спутник перестанет работать, но обычно эта проблема считается значимой только для больших спутников, на которых стоит много мощной аппаратуры, значительно нагревающейся во время работы. Для защиты от перегрева на спутниках с наружной стороны корпуса ставятся теплорассеивающие радиаторы, которые излучают избыточное тепло в космическое пространство. Но радиаторы, изготовленные по традиционным технологиям, как правило, массивные и тяжелые, и на наноспутники и другие малые аппараты их не поставишь.
"Проект AstroCool предлагает разработку и внедрение отечественной технологии аддитивного производства радиаторов и теплообменников для спутников и других космических аппаратов. Технология основана на применении селективного лазерного сплавления высокотеплопроводных сплавов - алюминиевых, медных и их комбинаций. Ранее аддитивные технологии в российских космических системах теплового контроля не применялись. Современные радиаторы и теплообменники для космических аппаратов в России изготавливаются в основном традиционными методами - фрезерованием, литьем и пайкой, что приводит к большей массе, а также требует больше времени на производство", - рассказал Кирилл Коровин.
3D-печать позволит создавать для наноспутников и других малых космических аппаратов небольшие и легкие радиаторы, которым при проектировании можно будет задавать любую наиболее эффективную для рассеивания тепла форму - традиционные технологии на такое не способны.
"Главное преимущество аддитивных технологий - это то, что мы не ограничены в геометрической форме поверхности радиатора, то есть мы можем доводить эффективную площадь рассеивания буквально до оптимальной. Внутри тела радиатора можно спроектировать микроканалы любой формы и любого диаметра, по которым будет циркулировать охлаждающая жидкость. Используя субтрактивные методы, мы с помощью лазера можем вырезать только прямые внутренние каналы, а здесь - какие посчитает нужным конструктор, здесь можно делать любые спирали, змеевики, любую сложную геометрию. При этом сам процесс производства изделия менее трудоемкий и занимает меньше времени - требуется готовая 3D-модель изделия, проработка стратегии и параметров печати на 3D-принтере, а также четкое представление будущего процесса постобработки изделия", - отметил автор разработки.
Созданный в университете первый тестовый образец радиатора для "кубсатов" изготовлен из высокопрочного сплава AlSiMg10 и спроектирован максимально простым, с рельефом в виде мелких ребер, но без внутренних микроканалов: он создан просто для отработки технологии и проведения первых испытаний - тепловых и на вибрационной нагрузке.
"С помощью аддитивных технологий можно изготавливать радиаторы для спутников самого разного формата и размера, не только для малых космических аппаратов. Следует отметить, что идея оснащать "кубсаты" радиаторами - это своего рода новшество, обычно малые аппараты обходятся без охлаждения, так как у них маломощная аппаратура. Добавление радиаторов позволит устанавливать на борту малых спутников более сложную и более мощную аппаратуру для выполнения новых задач. То есть применение радиаторов, несомненно, поможет расширить спектр миссий, которые можно будет реализовывать на платформе "кубсат", а также увеличит надежность работы спутников, спасая их электронную начинку от перегрева", - подытожил Кирилл Коровин.
Источник: Самарский университет
