19:32
Космос остается одной из самых сложных сред для работы механизмов и материалов. Экстремальные температуры, вакуум, радиация и отсутствие атмосферы предъявляют высочайшие требования к используемым компонентам. Особое внимание уделяется подшипникам, которые обеспечивают подвижность механических систем спутников, космических аппаратов и исследовательских зондов.
Традиционные металлические подшипники, несмотря на свою прочность, имеют ряд ограничений в космических условиях: риск заклинивания из-за отсутствия смазки, высокий коэффициент трения и чувствительность к температурным перепадам. В качестве альтернативы все чаще применяются полимерные подшипники, обладающие уникальными эксплуатационными характеристиками.
В данной статье рассмотрены ключевые аспекты использования полимерных подшипников в космосе, включая их устойчивость к вакууму, экстремальным температурам и другим факторам. Особое внимание уделено материалу iglide® T500, который демонстрирует выдающиеся результаты в условиях, приближенных к космическим.
Полимерные подшипники в условиях вакуума
Проблема дегазации материалов
Вакуум космического пространства создает серьезные ограничения для выбора материалов. Одна из ключевых проблем — дегазация (выделение газов и паров из материала). Большинство полимеров впитывают влагу из окружающей среды, которая при попадании в вакуум испаряется, ухудшая качество среды внутри космического аппарата.
Это может привести к:
-
Загрязнению оптических систем.
-
Нарушению работы чувствительных датчиков.
-
Ухудшению теплопередачи из-за образования газовых пленок.
Поэтому для космических применений критически важно использовать материалы с минимальным влагопоглощением и низкой степенью дегазации.
Испытания iglide® T500 на соответствие стандартам ASTM E595
Компания igus рекомендует для работы в вакууме материал iglide® T500, обладающий исключительно низким уровнем дегазации. Для подтверждения его пригодности были проведены испытания в соответствии со стандартом ASTM E595, который регламентирует требования к материалам, используемым в космической технике.
Условия испытаний:
-
Вакуум: 5×10⁻⁵ мм рт. ст.
-
Температура: 125°C (257°F)
-
Продолжительность: 24 часа
Измеряемые параметры:
-
Суммарное уменьшение массы (TML) — общая потеря массы материала.
-
Содержание летучих конденсирующихся веществ (CVCM) — количество веществ, способных оседать на поверхностях.
-
Извлеченные водяные пары (WVR) — объем выделяемой влаги.
Результаты iglide® T500:
Устойчивость к экстремальным температурам
Температурные условия в космосе
Космические аппараты подвергаются колоссальным перепадам температур. Например:
-
На солнечной стороне: до +150°C (302°F).
-
В тени: до -270°C (-454°F) (близко к абсолютному нулю).
Хотя внутри спутников температура обычно стабилизируется благодаря терморегуляции, внешние элементы (антенны, солнечные панели, механизмы раскрытия) испытывают экстремальные нагрузки.
Характеристики iglide® T500 при высоких и низких температурах
Материал iglide® T500 обладает широким температурным диапазоном эксплуатации:
-
Кратковременная стойкость: до 315°C (599°F).
-
Долговременная стойкость: до 250°C (482°F).
-
Минимальная рабочая температура: -100°C (-148°F).
Испытания в жидком азоте
Для проверки устойчивости к сверхнизким температурам подшипники iglide® T500 были помещены в жидкий азот (-196°C / -320°F). Результаты показали:
-
Отсутствие трещин и деформаций.
-
Сохранение работоспособности без заклинивания.
-
Отсутствие значительного изменения коэффициента трения.
Хотя ресурсные испытания в таких условиях еще не завершены, предварительные данные подтверждают высокую надежность материала.
Дополнительные преимущества полимерных подшипников в космосе
Помимо устойчивости к вакууму и температурам, полимерные подшипники обладают рядом преимуществ перед металлическими аналогами:
-
Отсутствие необходимости в смазке (исключает риск испарения масла в вакууме).
-
Устойчивость к радиации (некоторые полимеры, включая iglide® T500, демонстрируют высокую стойкость к ионизирующему излучению).
-
Легкость и коррозионная стойкость (важно для снижения массы космических аппаратов).
Использование полимерных подшипников, таких как iglide® T500, открывает новые возможности для космической индустрии. Их способность работать в вакууме, устойчивость к экстремальным температурам и отсутствие необходимости в смазке делают их перспективной альтернативой традиционным решениям.
Дальнейшие исследования и ресурсные испытания позволят расширить область применения этих материалов, включая долгосрочные миссии на Луну, Марс и за пределы Солнечной системы.
igus продолжает разработку инновационных полимерных решений, способных выдерживать самые жесткие условия космоса, что делает их ценным партнером для аэрокосмической отрасли.
