Покрытие для возвращения космических кораблей на Землю

Одним из ключевых аспектов программы НАСА «Артемида» является восстановление капсулы «Орион» после приводнения. Океаническая среда сопряжена с уникальными проблемами для задействованного оборудования, и покрытия становятся частью решения.

Недавние достижения космической программы США не могут не вызвать трепет. В мае 2020 года американские астронавты вышли на орбиту впервые с момента окончания программы «Спейс Шаттл» в 2011 году. Миссия также ознаменовала собой первый случай, когда подобный полет был осуществлен частной компанией. Ракета Falcon 9 и капсула Crew Dragon были построены компанией SpaceX, что открыло новую главу в освоении космоса, в которой частные компании играют все более заметную роль.

С этого момента казалось, что НАСА делает одно захватывающее объявление за другим. Последний марсоход был запущен в июле 2020 года и в целости и сохранности приземлился на красной планете в феврале 2021 года. Космический телескоп «Джеймс Уэбб», который стал кульминацией десятилетий, посвященных разработкам и испытаниям, был запущен в Рождество 2021 года и сейчас находится на орбите в точке Лагранжа L2, где выполняются последние приготовления к его работе.

Во время всего этого процесса в НАСА также занимались программой «Артемида», целью которой является возвращение людей на Луну к 2025 году. Объем работ по программе «Артемида» обширен: планируется создание лунной базы на поверхности Луны и космической станции на ее орбите. В основе программы Комплекс сверхтяжелой ракеты-носителя НАСА и космический корабль «Орион», которые будут перевозить астронавтов между Землей и орбитой Луны. Но какое еще оборудование потребуется для реализации программы? В рамках программы «Артемида» с генеральными подрядчиками НАСА сотрудничает более 3800 поставщиков. Объем проектно-конструкторских работ и производства уникальных компонентов, необходимых для реализации каждой задачи в космосе поистине впечатляет. И именно благодаря такому кропотливому труду космические исследования становятся возможными.

Работа, которую нужно проделать для успеха этих миссий, не ограничивается одними только космическими кораблями. Возьмем, к примеру, операции, связанные с возвращением из космоса. Когда капсула «Орион» возвращается на Землю, требуется выполнить ряд операций с использованием определенного оборудования, чтобы обеспечить безопасное возвращение космического корабля и его экипажа.

Когда капсула «Орион» возвращается на Землю, требуется выполнить ряд операций с использованием определенного оборудования, чтобы обеспечить безопасное возвращение космического корабля и его экипажа. Источник фото: ВМС США

Платформа для спуска должна быть легкой и подвижной, однако достаточно прочной, чтобы выдерживать экстремальные условия океанической среды.  Источник фото: компания Spika Design & Manufacturing

Платформа для спуска «Артемида» — это специализированная платформа и трап, изготовленные по индивидуальному заказу, которые обеспечивают безопасный сход экипажа с корабля «Орион» на десантный корабль-док. Источник фото: компания Spika Design & Manufacturing

Возвращение домой

Заглядывая в будущее, мы опираемся на достижения прошлого. Метод спасения космического корабля «Орион» после приводнения, по сути, такой же, что и в миссиях «Аполлон» в конце 1960-х и начале 1970-х годов. В миссии по спасению корабля задействована высококвалифицированная команда водолазов и технических специалистов, которые извлекают капсулу из океана с помощью небольших жесткокорпусных надувных лодок, которые буксируют ее к кораблю типа «Сан-Антонио», оснащенному специализированной платформой и трапом, позволяющим экипажу безопасно сойти с корабля.

Как и большинство компонентов, используемых в космической программе, платформа для спуска «Артемида» гораздо сложнее, чем кажется на первый взгляд. Платформу можно компактно хранить в днищевой части судна. Она должна быть достаточно легкой, чтобы ее можно было быстро перемещать. Она также должна выдерживать суровые условия окружающей среды.

Руководитель миссии НАСА по возвращению «Артемиды-1» Мелисса Джонс описала процесс в недавнем выпуске «Хьюстон, у нас подкаст», официальном подкасте Космического центра НАСА имени Линдона Джонсона. «Мы используем десантный корабль-док ВМС, стапель-палуба которого заполняется водой примерно на семь футов», — рассказывает Джонс. «Мы закрепляем на капсуле тросы с корабля с помощью небольших лодок… Чтобы завести капсулу внутрь и установить на платформу, применяется лебедка на стапель-палубе. Затем насосы откачивают всю воду со стапель-палубы».

Чтобы соответствовать всем требованиям миссии и выдерживать воздействие океанической среды, компания Jacobs Technology Inc., обслуживающая для НАСА Космический центр Кеннеди, обратилась к компании Spika Design & Manufacturing (Льюистаун, штат Монтана, США), специализирующейся на производстве платформ по индивидуальным заказам для различных отраслей промышленности, включая авиацию.

Джефф Раффнер, директор по развитию бизнеса в компании Spika, описывает индивидуальные решения, разрабатываемые компанией как «высокотехнологичные платформы, шарнирные соединения которых обеспечивают движение в различных направлениях». Компания сотрудничала с НАСА не один раз, предоставляя оборудование для доступа как на учениях, так и в ходе миссий. Платформа для спуска «Артемида» сделала компанию Spika идеальным партнером для НАСА, учитывая проблемы, присущие именно извлечению космических летательных аппаратов из океана.

«Платформа должна быть легкой и подвижной и при этом выдерживать все нагрузки, накладываемые океанической средой», — говорит Раффнер. «Когда стапель-палуба открыта, в ней поднимаются сильные волны.» Для компонентов это большая нагрузка».

Экстремальные условия

Специалисты компании Spika понимали, что покрытия, используемые в платформе для спуска «Артемида», сыграют решающую роль в ее способности выдерживать воздействие агрессивных и абразивных веществ в экстремальных условиях океана. Компания обратилась к Wolkerstorfer Co. Inc. (Нью-Брайтон, штат Миннесота, США).

«В результате сотрудничества НАСА, компаний Spika и Wolkerstorfer была разработана система покрытий для систем спуска «Артемида/Орион, в основу которой легли разработки из двух совершенно разных отраслей», — рассказывает Курт Уимер, директор по продажам и маркетингу в компании Wolkerstorfer. «Первая — из аэрокосмической отрасли, а вторая — из нефтегазовой».

Компоненты платформы сначала подвергаются обработке оксидом алюминия для получения равномерного профиля, а затем анодированию системой на основе борной и серной кислот, которое обеспечивает высокоэффективную защиту от коррозии и действует как прекрасная предварительная обработка перед окраской.

Затем потребовалась краска, которая выдерживала бы жесткие требования миссий по возвращению космических кораблей. Компания Wolkerstorfer имеет опыт работы с системами покрытий для компонентов глубоководного нефтегазового оборудования, размещаемого на дне океана. Составы этих покрытий рассчитаны на воздействие высокого гидростатического давления воды на большой глубине и при этом обеспечивают защиту компонентов от коррозии в соленой воде и защиту от истирания в условиях океанических течений. В итоге выбрали систему, которая широко применяется в нефтехимической отрасли и в области освоения подводных ресурсов.

«Учитывая, что платформа подвергается воздействию соленой воды и истиранию при «захвате» капсулы «Орион», было принято решение, что для НАСА это наилучшее решение для многократного использования», — говорит Уимер.

Динамично развивающее сотрудничество

Платформа для спуска «Артемида» оказалась сложной задачей для всех задействованных сторон. Конструкция достаточно объемная (Уимер описывает ее как «мощную»). В то же время в ней присутствует множество сложных подвижных деталей, которые должны работать вместе. Поэтому крайне важно придерживаться заданных допусков.

Компании Spika и Wolkerstorfer уже многие годы сотрудничают, участвуя в разработке решений для аэрокосмической отрасли. Всё, начиная с проектирования отдельных компонентов таким образом, чтобы они помещались в ванны для анодирования, и заканчивая процессами пассивации, которые требуются НАСА для различных деталей оборудования, было результатом динамичного сотрудничества всех привлеченных специалистов.

«На разработку и анализ этой системы было отдано множество человеко-часов», — говорит Раффнер. «Наши инженеры оценивали различные профили материалов и методы креплений, чтобы убедиться, что напряжения в системе были в допускаемых НАСА границах».

По мере реализации программы «Артемида», сотрудничество будет продолжаться, чтобы платформа была готова к началу каждого испытания и каждой миссии.

«Предметом гордости для нас стало то, что поколение исследователей космоса эпохи «Артемиды», возвращаясь на Землю, сделает свой первый шаг именно на нашу платформу, спроектированную и построенную нашими инженерами в компании Spika Design & Manufacturing при поддержке экспертов в покрытиях для космических миссий из компании Wolkerstorfer Co. Inc.», — говорит Раффнер.

На момент написания данной статьи проводятся стендовые испытания в рамках миссии «Артемида-1», а запуск намечен на май 2022 года. Миссия представляет собой пробный беспилотный полет, направленный на сертификацию Комплекса сверхтяжелой ракеты-носителя и космического корабля «Орион» для последующих пилотируемых миссий. В ноябре 2021 года команда НАСА по возвращению корабля «Орион» завершила испытания на море и получила сертификат на работу в рамках миссии «Артемида-1». Платформа для спуска «Артемида» к тому времени будет полностью готова и пройдет испытания для предстоящих пилотируемых миссий и своего решающего момента при возвращении экипажа миссии «Артемида-2».

Связаться с нами

Готово, ваша заявка успешно отправлена.
Ошибка, попробуйте обновить страницу и попробовать снова.

Вам будет интересно

Пленкообразование и образование шлама при использовании медных анодов
Пленкообразование и образование шлама при использовании медных анодов
Роль пленкообразования и образования анодного шлама при использовании фосфорсодержащих медных анодов в гальваническом производстве.
Ричард У. Стрейкен
28.10.2020
163
Электрохимические приборы и устройства для анализа состава гальванических ванн и контроля качества покрытий
Электрохимические приборы и устройства для анализа состава гальванических ванн и контроля качества покрытий
Учитывая серьезность опасности, которой гальванические производства угрожают окружающей среде, отрасли необходимы эффективные анализаторы, позволяющие быстро…
В.В. Кондратьев, д.х.н.
17.07.2018
3275
Разработка технологий вакуумного напыления для получения хромовых покрытий
Разработка технологий вакуумного напыления для получения хромовых покрытий
В данной статье рассматриваются преимущества вакуумной технологии и характеристики PVD-систем, разработанных в компании Kolzer.
Антонио Д'Эспозито, Изабела Ланге
04.08.2020
606
Покрытие крепежных деталей и коэффициент трения
Покрытие крепежных деталей и коэффициент трения
Трение является важнейшим механическим свойством крепежа. Однако это не один параметр, а сложная система, которая…
Райнер Венц
23.06.2021
303
Какова толщина вашего покрытия?
Какова толщина вашего покрытия?
Начиная с цеха единичного производства и заканчивая роботизированной линией сборки, жизненно важно, чтобы продукт был…
Дел Уильямс
30.06.2020
444
Ванны химического никелирования становятся проще
Ванны химического никелирования становятся проще
Как Мичиганский цех перешел на одностадийный процесс, чтобы повысить уровень блеска. Компания Classic Plating использует…
Тим Пеннингтон
05.11.2020
394
Скульптура из бронзы – традиции тысячелетий
Скульптура из бронзы – традиции тысячелетий
Ещё в 3-ем тысячелетии до нашей эры в Месопотамии лили сосуды и скульптуры из бронзы.…
Малков Д. Ю.
28.09.2020
704
25-27 октября 2022 года пройдет выставка ExpoCoating Moscow
25-27 октября 2022 года пройдет выставка ExpoCoating Moscow
ExpoCoating Moscow - ключевая выставка материалов и оборудования для обработки поверхности, нанесения покрытий и гальванических…
03.10.2022
62
Прямая металлизация изделий из пластика
Прямая металлизация изделий из пластика
Новое сочетание осаждения погружением меди и автокаталитического осаждения оксида меди (I) позволяет снизить концентрацию палладия…
Константин Шварц, Джозеф Арнольд
29.04.2021
212