Иллюминаторы космического корабля Orion: из чего они сделаны?

Многоцелевой транспортный космический корабль Orion разрабатывается агентством NASA и компанией Lockheed Martin с середины 2000-х и уже совершил свой первый беспилотный испытательный полёт в декабре 2014 года. С помощью Orion в космос будут выводиться грузы и астронавты, но это ещё не всё, на что способен этот корабль. В будущем именно Orion должен будет доставлять людей на поверхность Луны и Марса. При создании корабля его разработчики использовали немало интересных технологий и новых материалов, об одном из которых мы бы хотели вам сегодня рассказать.

Когда астронавты будут путешествовать в направлении астероидов, Луны или Марса, перед ними откроются потрясающие виды космоса, которые они будут видеть через небольшие иллюминаторы в корпусе корабля. Инженеры NASA стремятся к тому, чтобы сделать эти «окна в космос» более прочными, лёгкими и дешёвыми для производства, нежели в предыдущих моделях космических кораблей.

В случае с МКС и Спейс Шаттлами иллюминаторы изготавливались из многослойного стекла. В случае с Orion впервые будет использован акриловый пластик, что значительно улучшит целостность окон корабля.

«Стеклянные оконные панели исторически были частью оболочки корабля, поддерживающей внутри него необходимое давление и предотвращающей гибель астронавтов. Также стекло должно максимально защищать экипаж от огромной температуры при входе в атмосферу Земли. Но основным недостатком стекла является его структурное несовершенство. При большой нагрузке прочность стекла со временем падает. При полётах в космосе это слабое место может сыграть злую шутку с кораблём», — рассказывает Линда Эстес, руководитель отдела иллюминаторных субсистем в NASA.

Именно потому, что стекло не является идеальным материалом для иллюминаторов, инженеры постоянно искали более подходящий материал для этого. В мире существует множество структурно устойчивых материалов, но при этом среди них всего несколько достаточно прозрачных для того, чтобы использовать их при создании иллюминаторов.

На ранних стадиях разработки Orion специалисты NASA пытались использовать в качестве материала для иллюминаторов поликарбонаты, но они не отвечали оптическим требованиям, необходимым для получения изображения высокого разрешения. После этого инженеры переключились на акриловый материал, который обеспечивал высочайшую прозрачность и огромную прочность. В США из акрила изготавливают огромные аквариумы, которые защищают своих обитателей от окружающей потенциально опасной для них среды, при этом выдерживая огромное давление воды.

На сегодняшний день Orion снабжён четырьмя иллюминаторами, вмонтированными в модуль экипажа, а также дополнительными окнами в каждом из двух люков. Каждый иллюминатор состоит из трёх панелей. Внутренняя панель изготовлена из акрила, а две остальные – всё ещё из стекла. Именно в таком виде Orion уже успел побывать в космосе во время первого испытательного полёта. В течение этого года инженеры NASA должны решить – могут ли они использовать в иллюминаторах две акриловые панели и одну стеклянную.

В ближайшие месяцы Линда Эстес и её команда должны провести с акриловыми панелями так называемый «тест на ползучесть». Ползучесть в данном случае – это медленная, происходящая с течением времени деформация твёрдого тела под воздействием постоянной нагрузки или механического напряжения. Ползучести подвержены все без исключения твёрдые тела – как кристаллические, так и аморфные. Акриловые панели будут испытывать в течение 270 дней под огромными нагрузками.

Акриловые иллюминаторы должны сделать корабль Orion значительно легче, а их структурная прочность исключит опасность разрушения иллюминаторов из-за случайных царапин и других повреждений. По утверждениям инженеров NASA, благодаря акриловым панелям, им удастся снизить вес корабля более чем на 90 килограммов. Снижение массы позволит сделать вывод корабля в космос значительно дешевле.

Переход на акриловые панели также удешевит и строительство кораблей типа Orion, ведь акрил куда дешевле стекла. Сэкономить на одних только иллюминаторах удастся около 2 миллионов долларов при строительстве одного космического корабля. Возможно, в будущем стеклянные панели и вовсе исключат из иллюминаторов, но пока для этого нужны дополнительные тщательные испытания.