Фононные кристаллы вместо резиновых амортизаторов: неожиданный способ защиты спутников при запуске ракет

Инженеры из Швейцарии создали инновационный переходник для монтажа космических аппаратов на ракетах-носителях, способный радикально уменьшить тряску при пуске. Вместо привычных эластичных демпферов или громоздких активных комплексов в устройстве задействованы фононные кристаллы, которые перенаправляют разрушительные продольные толчки во вращательную динамику.

На этапе старта спутник жестко зафиксирован на стыковочном узле под обтекателем. Подобная схема гарантирует прочность фиксации, но транслирует на аппарат мощные резонансные колебания. Наибольшую угрозу представляют продольные волны, идущие вдоль оси движения, — они способны вывести из строя оптические приборы, микросхемы, паяные элементы и хрупкую аппаратуру.

Инновационный подход предложили эксперты швейцарского научного центра Empa в коллаборации с аэрокосмическим предприятием Beyond Gravity. Фундаментом разработки стали фононные кристаллы — особые метаматериалы, способные избирательно фильтровать механические волны по аналогии с тем, как фотонные аналоги управляют световым потоком.

В противовес стандартным гасителям колебаний, новая разработка не занимается простым рассеиванием энергии. Жесткие вертикальные импульсы приводят в движение систему подвижных алюминиевых колец, вследствие чего доля кинетической силы трансформируется во вращение, а на сам космический аппарат воздействуют уже многократно смягченные нагрузки.

Успешное внедрение этой технологии позволит отказаться от избыточного запаса прочности при конструировании спутников. Это даст возможность снизить общую массу аппаратуры, выделить дополнительное пространство под научные приборы или удешевить логистику выводов на орбиту. Подобное решение особенно актуально для платформ, оснащенных сверхточной оптикой и квантовыми датчиками.

На данный момент проект пребывает на начальном этапе реализации. Компания Beyond Gravity уже оформила патент, а опытный образчик успешно справился с виртуальным симулированием и тестами в лабораторных условиях. Степень готовности технологии соответствует 4–5 уровням по шкале TRL, поэтому в перспективе инженеров ждут натурные испытания в средах, имитирующих реальный полет, и обязательная сертификация.

Источник: iXBT