Техника - молодёжи 1965-06, страница 5

СНАЧАЛА -ПРОВЕРКА НА ЗЕМЛЕ

Ничем не защищенная поверхность Луны — прекрасная мишень для потоков электронов, ионизированных или нейтральных атомов и других частиц, с большой скоростью пронизывающих космическое пространство. Атом за атомом выбивают они с поверхности лунное вещество. За четыре с половиною миллиарда лет существования нашего естественного спутника космическая микробомбардировка

«съела» 17 сантиметров его поверхностного слоя.

Правда, далеко эти пылинки не улетели — упали на Луну.

Велика ли подобная опасность для искусственного спутника Земли, запущенного на орбиту? По утверждениям некоторых специалистов, за один только год с него распылится поверхностный слой в шесть тысячных долей миллиметра. Это серьезная угроза для точных оптических поверхностей телескопов, зеркал, телевизионных камер и других приборов. Но проверить космическую эрозию на практике нет никакой возможности. Вместо тонких, едва уловимых следов пребывания искусственных спутников на орбите ученые находят лишь оплавленные останки — картину разрушения, вызванного приземлением. И поневоле приходится прибегать к услугам искусственного, «наземного космоса», когда речь заходит об испытаниях материалов в космической среде.

Разрушительное воздействие космического излучения на материалы воспроизводят с помощью ядерных реакторов и ускорителей заряженных частиц. Гораздо труднее создать в земных условиях потоки метеоритов. И тем не менее основные претенденты на про-тивометеоритные экраны для будущих межпланетных кораблей — сталь, титан, алюминий, магний, некоторые другие металлы и даже пластмассы — уже прошли первый тур отборочных испытаний. Из специальных ружей в них стреляли искусственными метеоритами со скоростью 10 тыс. м в секунду и даже выше. Наземные испытания подсказали, что выгоднее, например, использовать двойную обшивку из различных материалов; она защитит космический корабль так же хорошо, как однослойная обшивка в 3 раза большей толщины.

Даже сверхвысокий вакуум космического пространства доступен сейчас ученым. Не отрываясь от поверхности Земли, они переносят испытываемые образцы на десятки и сотни тысяч километров. А для этого нужно создать разрежение в миллиарды раз более высокое, чем в обычной радиолампе. Давление 10—¹⁵ мм ртутного столба — вот что такое астрономическая пустота, вакуум Вселенной. Ученые добились этого небывалого разрежения, пользуясь специальной переборчатой камерой со множеством отсеков.

Казалось бы, для испытания материалов в пустоте ухищрения ни к чему. Но ведь в космической пустоте резко возрастает испарение веществ.

Не встречая больше на своем пути частиц воздушной среды, атомы и молекулы какой-нйбудь космической кон

струкции, оторвавшись от ее поверхности, беспрепятственно удаляются на огромные расстояния. Подобная сублимация — серьезная опасность. Естественно, что еще на Земле нужно выявить все вещества, которые могут стать ахиллесовой пятой спутников или космических кораблей.

Большая группа металлов — нержавеющая сталь, алюминий, олово и некоторые другие — успешно выдержала испытания пустотой. Но не таков, например, магний. Правда, при температуре в 50° требуется не так уж мало — целых три года, чтобы с его поверхности испарился лишь один слой атомов. Зато при повышении температуры еще на 100 градусов (температура, обычная для частей космического корабля, обращенных к Солнцу) этот слой улетучится всего за несколько дней, в то время как олову для этого потребовалось бы целое столетие. И совсем не пригодны для космических конструкций кадмий и цинк, скорость испарения которых в вакууме слишком велика.

САМ СЕБЕ ДОКТОР...

I/ ак говорится, нет худа без добра:

для металлов, работающих в космическом вакууме, нашлись и совершенно неожиданные преимущества. Это выяснилось, когда ученые создали в специальных камерах все условия, характеризующие космос.

Известно, что в конструкциях под переменной нагрузкой возникают напряжения. Металл до известного предела «устает», а затем разрушается. Именно такую привычную картину наблюдали на контрольной детали, работавшей в воздушной среде. Каково же было удивление исследователей, когда они увидели, что аналогичные алюминиевые изделия в вакуумной камере стойко противостоят нагрузке! У космической детали словно проявились скрытые резервы прочности.

Один за другим разрушались наземные образцы, а деталь в вакуумной камере словно не чувствовала, что установленный для нее срок службы давно уже прошел. Алюминиевые изделия становились в 4, а то и в 7 раз выносливее! Значит, можно делать детали космических конструкций тоньше, легче, тратить меньше материалов.

Но в чем причина этой неожиданной неутомимости? Куда делась традиционная «усталость» металлов?

«Уставший» металл в конечном счете разрушают микротрещины, появляющиеся на его поверхности. В земной атмосфере на противоположных стенках таких трещин мгновенно образуется тончайший слой окисла металла и адсорбированных газов. Эта инородная, разделяющая прокладка мешает залечиванию микротрещины. Даже свежая поверхность только что расколотого кристалла за миллиардную долю секунды покрывается пленкой адсорбированных газов толщиною в одну молекулу. А в разреженном пространстве на это потребуется целых три часа.

Однако прежде чем успеет вырасти подобная пленка, боковые стенки микротрещин смыкаются — они зарастают. Металлические детали как бы сами залечивают микроочаги разрушения на своей поверхности.

з