Над космическим холодильником и УЗИ для краски поработали в Долгопрудном

Роспатент опубликовал список «100 лучших изобретений России 2018 года». В него попали две разработки ученых из Московского физико-технического института, которые можно применять в космической отрасли и в производстве новейших материалов.

УЛЬТРАФИОЛЕТ ВСЕМОГУЩИЙ

Ученые кафедры прикладной механики школы аэрокосмических технологий МФТИ решили одну из проблем капельного холодильника-излучателя, связанную с зарядкой капель теплоносителя.

– Наше изобретение найдет применение в российской космической отрасли, – объясняет один из разработчиков, автор порядка 9 патентов и 15 научных статей Иван Завьялов. – Холодильник нужен для работы принципиально нового космического аппарата с ядерной энергетической установкой на борту мощностью до 1000 кВт. Для сравнения: сейчас наиболее продвинутые корабли имеют мощность 20 кВт.

По словам ученого, проект создания космического аппарата ведется с 2010 года по распоряжению президента РФ. Корабль будет забирать спутники на околоземной орбите на высоте 200 км и поднимать их на геостационарную орбиту на высоте 25 тыс. км с помощью электрореактивных двигателей. Такой способ позволит существенно удешевить вывод спутников вещания и связи.

По словам Завьялова, одна из технических трудностей создания подобного космического корабля в том, что на его борту вырабатывается множество энергии, которую необходимо отводить в космос. Традиционные панели-излучатели весят слишком много, поэтому ученые выдвинули идею создания капельного холодильника-излучателя.

– В холодильнике теплоноситель разбрызгивается, как в душе, прямо в открытый космос, капли летят через пространство и собираются в каплеприемнике. Однако из-за действия космического излучения капли заряжаются и расталкивают друг друга, что будет приводить к постоянным потерям теплоносителя. Решение проблемы – использование ультрафиолетовых ламп, которые обеспечат разрядку капель, – объясняет ученый.

Этап выбора и проработки основных технических решений в создании аппарата нового класса уже завершен, сейчас идут опытно-конструкторские разработки. Опытный образец будет создан в 2023 году.

КРУПНЫЕ, НА ВЫХОД!

В современных красках, чернилах и других суспензиях важны однородность и отсутствие крупных частиц – агломератов. «Способ измерения концентрации агломератов несферических наноразмерных частиц в жидких средах» – так назвали свою работу, посвященную этой проблеме, ученые Физтех-школы электроники, фотоники и молекулярной физики. Крупные частицы они предлагают вычислять с помощью ультразвука на частотах до 100 мГц.

– Несмотря на то что ультразвук применяется в науке и технике уже более полувека, теория его взаимодействия с несферическими нанообъектами разработана недавно, – объясняет один из авторов изобретения Александр Лошкарев. – Мы запатентовали метод измерения ультразвукового сигнала при различных скоростях движения суспензии. Взвесь разгоняют в сужающейся трубке, при этом одиночные несферические частицы выстраиваются вдоль потока, и их ультразвуковой спектр меняется. Агломераты, имеющие форму клубка, не меняют ориентации.

Впоследствии крупные частицы отделяют с помощью центрифуги. Контролировать скопления частиц необходимо и в прочных материалах, которым нужно придать упругость и устойчивость. Ультразвук позволяет обнаружить агломераты даже в таких непрозрачных средах, как суспензии углеродных нанотрубок, применяемых в современных анодах, датчиках и суперконденсаторах.

– Нанотрубки в 100 раз прочнее стали, именно поэтому с их помощью планируют создать так называемый космический лифт – устройство, по которому можно будет доставлять на орбиту грузы, как по рельсам, – говорит Лошкарев.

Планируется, что изобретение ученых из МФТИ в ближайшее время пройдет апробацию на высокотехнологичных российских предприятиях по производству нанотрубок и нанографита.