Самарские ученые разрабатывают холодильник для улучшения «зоркости» спутников

08.04.2021

32

Автор: Светлана Келасьева

Самарские ученые разрабатывают холодильник для улучшения «зоркости» спутников

В год 60-летия первого полета человека в космос «Самарская газета» не только вспоминает прошлые успехи нашего города, связанные с ракетостроением и освоением межпланетных пространств, но и рассказывает об успехах сегодняшних — о выдающихся современниках и текущих космических разработках.

Самарские ученые разрабатывают холодильник для улучшения «зоркости» спутников

Ученые национального исследовательского университета имени Королева разрабатывают компактную криогенную установку для охлаждения инфракрасных датчиков космических аппаратов. Это позволит избавиться от тепловых помех и тем самым увеличить «остроту зрения» спутников в инфракрасном диапазоне. 

За основу конструкции установки взята известная схема газовой криогенной машины (ГКМ) Стирлинга, в которой рабочий газ периодически сжимается и расширяется, что приводит к его последовательному нагреву и охлаждению. В результате в различных частях газовой машины возникает разница температур, и более холодную часть можно задействовать в качестве охладителя. В классической машине Стирлинга на газ воздействует движущийся поршень, в самарской установке используется схема с компрессором и так называемой пульсационной трубой. В этой трубе создается временная задержка в движении газа по отношению к давлению, благодаря чему и происходит перенос теплоты. Такое решение делает установку более надежной и эффективной по сравнению с ГКМ Стирлинга.

Самарские ученые разрабатывают холодильник для улучшения «зоркости» спутников
Самарские ученые разрабатывают холодильник для улучшения «зоркости» спутников

— В газовых криогенных машинах Стирлинга всегда есть два движущихся устройства — компрессор и расширитель. В нашем криогенном пульсационном холодильнике, или охладителе, используется только компрессор, то есть снижается количество движущихся частей и, следовательно, увеличивается надежность устройства, — объяснил научный руководитель лаборатории криогенной техники Самарского университета Дмитрий Угланов. — Подобные газовые криогенные машины Стирлинга применяются, прежде всего, в космосе — для охлаждения инфракрасных датчиков космических аппаратов, чтобы увеличить их чувствительность, снизив уровень тепловых аберраций. Основной сферой применения нашей установки также будет космос — она будет охлаждать датчики, устанавливаемые, например, на космических спутниках и МКС. 

Действующий опытный образец установки уже изготовлен и испытан в лаборатории криогенной техники. В качестве рабочего газа в системе используется гелий под давлением от 2,5 до 3,5 МПа. В ходе испытаний ученым пока удалось получить охлаждение лишь до минус 45 градусов по Цельсию. Следующий этап работ — создание усовершенствованной версии установки.

Самарские ученые разрабатывают холодильник для улучшения «зоркости» спутников

— Мы планируем закончить ее в следующем году, — рассказал Дмитрий Угланов. — Установка должна стать более компактной, так, общая длина уменьшится с нынешних 80 до 40-50 сантиметров. Мы также постараемся выйти на температуры охлаждения до минус 150 градусов по Цельсию. Кроме того, снизится общая стоимость оборудования за счет более широкого использования отечественных комплектующих. К примеру, мы хотим заменить зарубежный компрессор стоимостью порядка 1 500 долларов на отечественный аналог, требующий дополнительных доработок в лаборатории криогенной техники. Он обойдется примерно в шесть-семь тысяч рублей. 

Исследования по повышению энергоэффективности криогенных систем и установок за счет использования низкопотенциальной энергии криопродукта ведутся в университете имени Королева с начала 2000-х годов. Основу научного коллектива нового направления составили сотрудники кафедры теплотехники и тепловых двигателей и Научно-образовательного центра газодинамических исследований, на базе которого с 2020 года активно развивается лаборатория криогенной техники. Ее задачи — расчет, проектирование и создание высокоэффективных энергетических установок и двигателей, работающих на криогенных топливах. Научно-прикладные исследования проводятся при финансовой поддержке Министерства образования и науки России. Проект рассчитан на четыре года.

Самарские ученые разрабатывают холодильник для улучшения «зоркости» спутников

Научная школа в области применения криогенных технологий в авиации сложилась в Самаре еще в 60-е годы. В конструкторском бюро под руководством академика Николая Кузнецова был создан двигатель НК-88, работающий на жидком водороде. В основной состав работавших над ним инженеров вошли выпускники Куйбышевского авиационного института — нынешнего Национального исследовательского университета имени Королева. Двигатель НК-88 был установлен на экспериментальном самолете Ту-155, впервые поднявшемся в воздух 15 апреля 1988 года. В настоящее время НК-88 является экспонатом Центра истории авиационных двигателей университета имени Королева.

Самарские ученые разрабатывают холодильник для улучшения «зоркости» спутников

Читайте также:

Самара - космос

Затмения и соединения планет: 5 космических явлений, которые можно увидеть в Самаре

Наблюдаем за космосом вместе с ПСБ — опорным банком оборонно-промышленного комплекса страны

Самара - космос

10 «космических» вещей, изменивших земную жизнь

Открываем новое совместно с ПСБ — опорным банком оборонно-промышленного комплекса страны

Комментарии

0 комментариев

Комментарий появится после модерации