Пигмент, посредством которого древние люди наносили на стены пещер наскальные рисунки, будет защищать спутник Solar Orbiter (SOLO), разрабатываемый Европейским космическим агентством, от солнечных бликов. Новая технология предусматривает нанесение на титановый теплозащитный экран космического аппарата животного угля (жженая кость).
Solar Orbiter, разрабатываемый для исследования Солнца, планируется запустить в начале 2017 года. Космический аппарат будет оснащён научным инструментарием, который позволит сделать снимки единственной звезды Солнечной системы с расстояния всего 42 млн. км.
Размещаясь столь близко к Солнцу, космический аппарат должен будет выдерживать излучение, которое в 13 раз интенсивнее наземного солнечного света, а также воздействие температур в более чем 520 С.
По словам инженера Pierre Olivier, отвечающего за безопасность Solar Orbiter, основная часть спутника будет покрыта многослойным теплозащитным экраном, размерами 3,1м х 2,4 м, а большинство научных приборов дополнительно будут покрыты «чехлами» из бериллия или стекла.
Ещё в 2010 году на этапе планирования, специалисты ESA по материалам начали проверку того, действительно ли миссия реальная с существующими методами производства и материалами.
По словам технологического специалиста по материалам Andrew Norman, было установлено, что трудности могут возникнуть исключительно с тепловым щитом спутника, но ввиду того, что он защищает все научные приборы аппарата, то это поставило под угрозу реализацию всей миссии.
По его словам, чтобы происходила абсорбция солнечного света тепловым экраном, и его последующее преобразование в инфракрасный, что позволило бы «отправить» его обратно в космическое пространство, необходимо чтобы поверхностные материалы щита поддерживали постоянные «термо-оптические» свойства, то есть сохраняли один и тот же цвет, несмотря на годы воздействия ультрафиолетового излучения.
Norman отмечает, что многие варианты возможной защиты щита были отсеяны ввиду риска загрязнения высокочувствительных приборов Solar Orbiter, к тому же тепловой экран должен был препятствовать наращению статистического заряда.
Изначальный выбор – углеродное волокно – практически сразу исключили. Команда специалистов начала поиски возможного решения проблемы так сказать «вне» космической индустрии.
И вскоре такое решение нашлось. Инженеры ESA сочли, что технология CoBlast, разработанная ирландской компанией Enbio, для покрытия титановые медицинских имплантатов, может вполне им подойти.
По словам управляющего директора Enbio John O’Donoghue, технология применима к химически активным металлам, таким как титан, алюминий, нержавеющая стать, которые характеризуются поверхностным окисляющим слоем. Он отметает, что покрытие поверхности металла абразивным материалом – это только половина технологии. По его словам, для достижения основной цели технология CoBlast предусматривает использование ещё одного материала– «примеси», которая обладает всеми необходимыми характеристиками.
John O’Donoghue объясняет, что основное преимущество этой технологии заключается в том, что новый слой «проникает» в сам материал изделия, становясь при этом частью самого металла, поэтому исключается вероятность того, что поверхностное покрытие отслоится или растрескается.
Материал для технологии CoBlast, которая будет применять для обработки внешнего титанового покрытия теплозащитного экрана Solar Orbiter, получил название «Solar Black» («Солнечный Черный»). Он представляет собой один из видов черного фосфата кальция, входящего в состав животного угля (жжёной кости).
Животный уголь широко используется в повседневной жизни. В частности, он входит в состав многих минеральных удобрений, металлических сплавов, фильтров для очистки воды от металлов и вредных примесей, и даже в средства бытовой химии.
Ярким примером надёжности этого «цветовой материала» является наскальные рисунки в пещере Chauvet на юге Франции, для нанесения которых использовался уголь жжёной кости оленей – первый источник черного пигмента.
«Solar Black» был неоднократно тестирован в лаборатории Materials and Electrical Components Laboratories технического центра ESA ESTEC в установке для ускоренных испытаний. Результаты исследований продемонстрировали превосходные показатели.
Обработанный «Solar Black» титан посредством технологии CoBlast ещё предстоит протестировать в гигантской вакуумной камере Large Space Simulator, моделирующей условия нахождения вблизи Солнца.
Другой продукт ‘Solar White’ («Солнечный белый») также тестируется для покрытия других элементов Solar Orbiter, в частности, главной антенны, приборного «бума» и панели солнечных батарей.
CoBlast – это уникальная низкотемпературная и совершенно безвредная для окружающей среды технология покрытия различных металлических форм слоем, толщиной в несколько тысячных частей миллиметра.
Enbio базируется в University College Dublin, что позволяет компании использовать испытательные установки университета, более того ESA также установило там специализированное оборудование для космического тестирования.
