Ученые Физического института РАН для космической обсерватории «Миллиметрон» разработали технологию изготовления деталей его зеркала-рефлектора. Новая технология уменьшает стоимость, но главное, повышает точность изготовления важнейшего компонента конструкции, и может в дальнейшем использоваться в работах над следующими поколениями космических обсерваторий.
Все дело в том, что космические спутниковые системы сильно зависят от точности изготовления отражающих поверхностей зеркал-рефлекторов, а также от деформаций их рабочих поверхностей. В случае миллиметрового диапазона волн допуск отклонения от идеала составляет несколько микрон при нескольких метрах диаметра зеркала. Такие жесткие условия позволяют использовать материалы из очень узкого круга, определяют точные технологии изготовления данного элемента конструкции.
Исходя из этого, исходными материалами при создании таких устройств могут только те, которые имеют небольшой коэффициент теплового расширения. В России используется два вида: астроситалл и углепластик. У обоих есть свои плюсы и минусы.
Астроситалл хрупок, технология его обработки весьма трудоемка и затратна. Изготовление квадратного метра конструкции занимает около года времени и около миллиона долларов капиталовложений.
Углепластик превосходит астроситалл по ударной прочности, жесткости и массе, но он коробится и подвержен влажностным деформациям. Кроме того, его полимерная матрица может растрескиваться.
Ученые Физического института в своей работе решили использовать сильные стороны обоих материалов, а недостатки нивелировать. В результате приняли решение формировать углепластиковые конструкции на матрицах из астроситалла. Подобное соединение двух материалов позволяет добиться того, что время изготовления одной панели зеркала не превышает одного месяца. В денежном выражении стоимость квадратного метра не должна быть больше 200 000 долларов. Композитная конструкция станет жестче ситалловой вдвое, хотя по массе будет легче ее в 1,7 раза. Столь впечатляющие результаты соотношения цена-качество приведут к тому, что на рынке сверхточных космических антенн, работающих в миллиметровом диапазоне волн, Россия займет лидирующее место.
Сейчас в институте, чтобы отработать новую технологию, создали экспериментальное производство, изготовив технологические макеты и опытные образцы прецизионных панелей. В ходе работ получены данные для проектирования панелей рефлектора и организации их штатного производства.