Когда мы слышим о космических кораблях и ракетах, в воображении сразу встают образы огромных металлических конструкций. Кажется, что корпус космического корабля – это сталь, титан или алюминий. Но в XXI веке «портные» для космической техники работают с совсем другим материалом. Они ткут ткань, которая прочнее металла и легче пластика. Это – карбон, или углепластик. В Москве такие материалы производит АО «Препрег-СКМ».
Обычный портной работает с хлопком или шелком. Инженер-композитчик – с углеродными, стеклянными или арамидными (кевларовыми) нитями. Их толщина меньше волоса (5-7 микрон), но один пучок из 12 тысяч таких нитей может удерживать груз в несколько тонн.
Из этих нитей ткут полотно, затем их пропитывают связующей смолой – и получают препрег. Это как раскройный материал для космического ателье. До запекания в автоклаве его можно резать портняжными ножницами. После термообработки при 180 градусах и давлении в десять атмосфер этот материал становится монолитом, который не возьмешь обычным сверлом.
Композиты дают то, чего не дает металл. Во-первых, легкость – каждый сэкономленный килограмм уходит на полезную нагрузку корабля. Во-вторых, прочность – углепластик в 5-7 раз прочнее стали при той же массе. В-третьих, термостойкость – он не плавится и не крошится при высоких температурах.
Глянцевый черный цвет углепластика – это не краска. Это сами углеродные волокна. На ощупь они теплые, в отличие от холодного металла. И выглядят как дорогой бархат. В шутку такую ракету называют «леди в черном платье».
История композитов началась ещё в прошлом веке. Когда в 1980-х в СССР создавали многоразовый корабль «Буран», инженеры столкнулись с проблемой: при входе космического корабля в атмосферу нос и кромки крыла нагреваются до 1 600 градусов. Металл плавится. Нужен был материал, который не крошится в огне.
Решение нашли в Москве – в НИИ «Графит». Там разработали уникальный композит – гравимол. Название сложили из первых слогов организаций-создателей: Графит, ВИАМ, Молния. Из гравимола сделали носовой обтекатель и передние кромки крыльев «Бурана». Детали производили на Московском электродном заводе, а собирали в НПО «Молния».
15 ноября 1988 года «Буран» стартовал с Байконура, совершил два оборота вокруг Земли и успешно приземлился в автоматическом режиме – такого не умел делать ни один космический корабль в мире. Композит не подвел – выдержал все нагрузки. В то время это была ручная работа, штучное производство. Но именно тогда Москва стала одним из центров советской, а позже и российской композитной школы.
Хотя программа «Буран» была закрыта, многие её технологические решения стали базой для новых разработок. Сегодня композиты – важная часть для новых ракет. «Препрег-СКМ» выпускает препреги на основе углеродных, стеклянных и кевларовых волокон. Из них формуют детали для корпусов ракет, двигателей, элементы спутников. Например, новейшее семейство ракет-носителей «Ангара», которое разрабатывает Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева, активно использует углепластик. Из композитов делают головные обтекатели и верхние ступени ракет. Семнадцатиметровый носовой обтекатель «Ангары» весит всего 1 100 килограммов – легче любой металлической конструкции. При этом он выдерживает нагрев до 700 градусов и защищает корабль на старте.
Так московский гравимол времен «Бурана» плавно превратился в современные углеленты – и полетел дальше, на «Ангарах» и других космических кораблях.
12 апреля мы вспоминаем Гагарина и триумф отечественной космонавтики. Но за кулисами праздника продолжают работать московские «портные» из АО «Препрег-СКМ», АО «НИИграфит», АО «НПО «Молния» и ГКНПЦ имени М.В. Хруничева. Они не запускают ракеты с Байконура. Они шьют для них одежду – такую, что любой кутюрье позавидует.
