Letjelice koje se same popravljaju mijenjat će buduće misije

U svemiru nema servisa, nema dizalice i nema brzog “idemo to zakrpati”. Barem ne još. Zato i najmanje oštećenje na konstrukciji može postati skup i dugotrajan problem, osobito kada je riječ o letjelicama i raketama koje bi se trebale koristiti više puta. Upravo na tom problemu sada radi Europska svemirska agencija (ESA) sa svojim industrijskim partnerima: cilj je razviti kompozitni materijal koji ne samo da otkriva početne znakove oštećenja, nego ih može i autonomno sanirati.

Projekt Cassandra, nazvan prema kratici “Composite Autonomous SenSing AnD RepAir”, povezuje samopopravljivi ugljični kompozit švicarske tvrtke CompPair s tehnologijama nadzora i grijanja koje razvijaju švicarski CSEM i belgijska tvrtka Com&Sens. Cassandra je dio ESA-ine inicijative Future Innovation Research in Space Transportation (FIRST!), koja traži i testira rješenja korisna za europski svemirski prijevoz.

Kompozitni materijali, poput polimera ojačanih ugljičnim vlaknima, sve su češći u konstrukcijama letjelica jer nude kombinaciju male mase, velike čvrstoće i otpornosti na koroziju. No imaju i slabost: osjetljivi su na oštećenja, osobito u scenariju ponovljenih letova u svemir i povrataka na Zemlju. Sitne pukotine mogu se s vremenom širiti, a popravci su često skupi i spori, uz rizik da oslabe ukupnu strukturnu čvrstoću.

CompPair je zato razvio HealTech, kompozit koji reagira na toplinu. U materijalu se nalazi sredstvo za sanaciju koje se pri zagrijavanju aktivira i ponovno razlije kroz mikrooštećenja, popravljajući štetu nastalu udarima ili dugotrajnim naprezanjem.

Senzori, grijanje i kriogeni testovi

U prototip Cassandre ugrađena je mreža senzora od optičkih vlakana, integrirana u vlakna impregnirana smolom unutar materijala HealTech. Senzori precizno lociraju oštećenje, nakon čega se materijal zagrijava pomoću integriranih aluminijskih rešetki izrađenih 3D ispisom, na temperaturu od 100 do 140 Celzijevih stupnjeva.

Testirani su uzorci različitih dimenzija, od 2 x 10 centimetara do 40 x 40 centimetara. Ispitivanja su bila usmjerena na tri ključna aspekta: učinkovitost praćenja oštećenja, ujednačenost zagrijavanja i pouzdanost samopopravka. Dodatno su provedeni i testovi toplinskog šoka kako bi se pratio odgovor materijala na uvjete tipične za kriogene spremnike.

Sljedeća faza ide korak dalje: prilagodba materijala većim strukturama, primjerice potpunom kriogenom spremniku goriva. ESA-in Bernard Decotignie procjenjuje da bi ugradnja ovakve tehnologije “mogla donijeti goleme koristi za svemirski prijevoz” jer bi pomogla razvoju višekratne infrastrukture i smanjila troškove misija, uz poruku da to “pokazuje što europska inovacija može učiniti za svemirski sektor”.

Autonomija i trajnost

U CompPairu naglašavaju upravo ono što svemirske misije najviše traže: autonomiju i trajnost. Tehnološki direktor Robin Trigueira kaže da ga veseli doprinos koji ova tehnologija može dati autonomiji i izdržljivosti budućih letjelica i lansirnih sustava, “zatvarajući jaz između znanstvene fantastike i stvarnosti”. Dodaje da je riječ o važnom koraku za CompPair u svemirskom sektoru te da HealTech otvara nove mogućnosti u nadzoru i upravljanju stanjem kompozitnih struktura, s potencijalom da smanji troškove i poveća učinkovitost višekratnih sustava.

Voditeljica istraživanja i razvoja u CompPairu Cecilia Scazzoli ističe da su pokazali kako HealTech kompoziti, u kombinaciji sa sustavom nadzora i grijanja, omogućuju autonomno prepoznavanje oštećenja i samopopravak, uz visoku otpornost na mikropukotine. To ih, kaže, čini prikladnima za zahtjevne uvjete u spremnicima pogonskog goriva i višekratnim svemirskim strukturama te otvara put lakšim komponentama koje se jednostavnije održavaju.

Ako se rezultati potvrde na velikim, stvarnim strukturama poput spremnika, dobitak neće biti samo u “pametnijem” materijalu, nego i u cijeloj logistici misija: manje otpada nakon letova, manje vremena potrošenog na skupe popravke i više sustava koji se nakon povratka mogu brže vratiti u uporabu.

Najviše su smetale tri stvari: ponešto doslovan prijevod iz engleskog, nekoliko nezgrapnih formulacija i mjestimično tehnički ton koji više podsjeća na priopćenje nego na novinski tekst. Ovo gore je sada čišće, prirodnije i bliže hrvatskom novinskom stilu