ЕКА испытывает снаряды для доставки приборов на далекие планеты
Космический аппарат, ударяющий по поверхности планеты со скоростью звука, вряд ли будет способен с успехом выполнить исследовательскую миссию – однако таков замысел Европейского космического агентства. В рамках программы «Фундаментальная технология для видения космоса» на военномполигоне Пендайн в Уэльсе с ракетных саней были выпущены два экспериментальных пенетратора поверхности (снаряда заглубляющегося типа). Так ЕКА ищет оптимальный способ быстрой доставки исследовательских инструментов под землю или под лёд планет и спутников, сообщает Gizmag.
Спускаемые устройства проделали большой путь с той поры, когда они могли только фотографировать и снимать температурные данные. Они научились самостоятельно передвигаться; марсоход «Кьюриосити» впервые за пределами Земли провел самостоятельную операцию бурения. Но такие бурильные работы сложны, требуют много времени и сильно ограничены по глубине проникновения и по охвату местности. Гораздо проще было бы разбросать наборы инструментов с орбиты по большой территории и дать им зарываться в песок или в толщу льда на их собственной кинетической энергии. Но штука в том, чтобы заставить эти устройства проникнуть вглубь, а не просто разбиться о поверхность.
Сконструировать для таких целей пенетратор совсем не сложно: технологию продумал еще во время Второй мировой войны английский изобретатель Бэрнс Уоллис (Barnes Wallis), размышляя над средствами уничтожения немецких бункеров. Американцы столкнулись с этой проблемой во время «Войны в заливе» 1991 года, и за несколько недель произвели бомбы-пенетраторы из излишков 203-миллиметровых стволов пушек – они могли пробивать армированный бетон. Такое оружие отлично показало бы себя на Марсе или на спутниках Юпитера, но никакой ракетоноситель или спутник не сможет транспортировать двухтонный снаряд на такое расстояние. И поэтому необходимо найти компромисс между весом и прочностью.
Проблема в том, что «бронебойные» снаряды чужды ментальности инженеров-разработчиков космической техники. Их нельзя изготовить их привычных легких сплавов – только плотная сталь. Кроме того, блоку приборов при ударе придется вынести перегрузки куда выше среднего, так что запас прочности у него должен быть не меньше, чем у неконтактных взрывателей зенитных снарядов.
Программу пенетраторов ЕКА реализует целая группа государственных агентств и частных фирм, во главе с Astrium UK. Нынешний эксперимент проверяет, насколько реально использовать пенетратор для доставки комплекса приборов на глубину 3 м.
Модель весит 20 кг, в длину она составляет 400 мм, в диаметре – 200 мм. Состоит она из стального снаряда и подпружиненных приборных отсеков внутри него. Остальное пространство заполнено вакуумом (для теплоизоляции приборов). Полезный груз испытательной модели состоит из акселерометров (приборов для измерения ускорения) и макета инструмента для отбора образцов. Если бы он работал, что смог бы собрать несколько граммов образцов со снаряда.
В ходе испытаний двенадцать твердотопливных ракет «прогнали» пенетратор по рельсовому пути ракетных саней (длиной в 300 метров). Взлетев с пути через 1,5 секунды после воспламенения топлива, пенетратор достиг скорости 341 м/сек (1227 км/ч) и поразил мишень с силой 24000 g.
Испытание на удар прошло в два этапа. 11 июля пенетратор «выстрелил» в бункер из бетона и стали, спрятанный под толщей льда (для воссоздания условий приземления на спутниках типа Европы или Энцелада). 16 июля – в тот же бункер под слоем песка (аналог марсианской почвы).
При ударе о лед тот разлетелся на осколки, а снаряд сплющился о стальную балку. Ударившись о песок, пенетратор «зарылся» на один метр. Он не сплющился, а был «обточен» песком. Был и неудачный момент: пенетратор ударил о поверхность под углом 22° (вместо запланированных 8°). Причиной этого посчитали аэродинамическую подъемную силу, возникающую при горизонтальном полете – при сбрасывании снаряда с орбиты такого не должно произойти.
Следующим этапом программы будет изучение воздействие удар на снаряд. Также инженеры разрабатывают батарею и систему связи – достаточно прочные, чтобы пережить довольно-таки некомфортное приземление.
Артём Космарский nauka21vek.ru