В Самарском университете изготовили опытный 3D-печатный образец радиатора для «кубсатов»

Студент Передовой инженерной аэрокосмической школы Самарского национального исследовательского университета имени академика С. П. Королева Кирилл Коровин разработал радиаторы для охлаждения целевой и научной аппаратуры космических спутников. Для улучшения отвода тепла радиаторы предлагается изготавливать с помощью аддитивных технологий.

Студенческий стартап Кирилла AstroCool, победил во всероссийском конкурсе Фонда содействия инновациям. В университете уже напечатан опытный образец радиатора для наноспутников формата CubeSat, сообщает пресс-служба вуза.

Проблема избыточного нагрева космической техники весьма актуальна: электронные компоненты могут выйти из строя, и спутник перестанет работать, но обычно эта проблема считается значимой только для больших спутников, на которых стоит много мощной аппаратуры, значительно нагревающейся во время работы. Для защиты от перегрева на спутниках с наружной стороны корпуса ставятся радиаторы, излучающие избыточное тепло, но это, как правило, массивные конструкции, не подходящие для миниатюрных аппаратов. 

«Проект AstroCool предлагает разработку и внедрение отечественной технологии аддитивного производства радиаторов и теплообменников для спутников и других космических аппаратов. Технология основана на применении селективного лазерного сплавления высокотеплопроводных сплавов — алюминиевых, медных и их комбинаций. Ранее аддитивные технологии в российских космических системах теплового контроля не применялись. Современные радиаторы и теплообменники для космических аппаратов в России изготавливаются в основном традиционными методами — фрезерованием, литьем и пайкой, что приводит к большей массе, а также требует больше времени на производство», — рассказал Кирилл Коровин.

3D-печать позволит создавать для наноспутников и других малых космических аппаратов небольшие и легкие радиаторы, которым при проектировании можно будет задавать наиболее эффективную для рассеивания тепла форму. 

«Главное преимущество аддитивных технологий — это то, что мы не ограничены в геометрической форме поверхности радиатора, то есть мы можем доводить эффективную площадь рассеивания буквально до оптимальной. Внутри тела радиатора можно спроектировать микроканалы любой формы и любого диаметра, по которым будет циркулировать охлаждающая жидкость. Используя субтрактивные методы, мы с помощью лазера можем вырезать только прямые внутренние каналы, а здесь — какие посчитает нужным конструктор. Здесь можно делать любые спирали, змеевики, любую сложную геометрию, при этом сам процесс производства изделия менее трудоемкий и занимает меньше времени: требуется готовая 3D-модель изделия, проработка стратегии и параметров печати на 3D-принтере, а также четкое представление будущего процесса постобработки изделия», — рассказал Кирилл Коровин.

Первый опытный образец радиатора для «кубсатов» изготовлен из сплава AlSiMg10 и спроектирован максимально простым — с рельефом в виде мелких ребер, но без внутренних микроканалов. Прототип изготовлен для отработки технологии и проведения первых испытаний — тепловых и вибрационных.

«С помощью аддитивных технологий можно изготавливать радиаторы для спутников самого разного формата и размера, не только для малых космических аппаратов. Следует отметить, что идея оснащать «кубсаты» радиаторами — это своего рода новшество. Обычно малые аппараты обходятся без охлаждения, так как у них маломощная аппаратура. Добавление радиаторов позволит устанавливать на борту малых спутников более сложную и более мощную аппаратуру для выполнения новых задач. То есть применение радиаторов, несомненно, поможет расширить спектр миссий, которые можно будет реализовывать на платформе «кубсат», а также увеличит надежность работы спутников, спасая их электронную начинку от перегрева», — рассказал Кирилл Коровин.

Источник: Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева