Struktury kosmických lodí, které se umí jako tkáně samy zahojit, by mohly být již brzy možné díky špičkové kompozitní technologii. Švýcarské firmy CompPair a CSEM spolu s belgickou společností Com&Sens navázaly spolupráci s Evropskou kosmickou agenturou, aby mohly upravit svůj samohojící produkce z uhlíkových vláken pro využití v kosmické dopravě. Projekt Cassandra (volná zkratka z Composite Autonomous SenSing AnD RepAir) zahrnuje senzory a topné prvky zabudované do kompozitního materiálu z uhlíkových vláken, který by umožnil kosmickým sondám autonomně opravovat prvotní fáze poškození.

Cassandra je součástí iniciativy FIRST! (Future Innovation Research in Space Transportation) evropské kosmické agentury, který hledá a testuje inovativní technologie, které přinesou evropské kosmické dopravě výhody. Kompozitní materiály, jako jsou uhlíkovými vlákny vyztužené polymery se ve strukturách kosmických sond používají stále častěji. Tvoří je polymerová matrice vyztužená vrstvou uhlíkových či skleněných vláken. Tím vzniká pevný a přitom lehký materiál odolný vůči korozi. Ovšem kompozitní materiály jsou také náchylné k poškození – především pokud mají opakovaně létat do kosmického prostoru a zpět. Postupem času se začnou malé praskliny zvětšovat. Opravy mohou být drahé a časově náročné, případně mohou oslabit strukturální integritu dílu.

Z těchto důvodů vyvinuli experti z firmy CompPair tzv. HealTech, kompozitní materiál, který se umí sám „zahojit“. Ohřátím materiálu se hojicí médium uvnitř aktivuje a zateče do míst, kde má opravit poškození způsobené nárazem, či namáháním. Prototyp takové kompozitní struktury byl vytvořen integrací sítě optických senzorů do pryskyřicí impregnovaných vláken společnosti HealTech. Senzory dokáží zaznamenat poškození struktury. Jakmile je defekt objevem, je materiál zahřán pomocí integrovaných 3D-tištěných hliníkových mřížek na 100 – 140 °C. Rozličné vzorky materiálu o velikostech od 2 × 10 cm do 40 × 40 cm podstoupily zkoušky. Ty se zaměřily na účinnost monitorování poškození materiálu, homogenitu ohřevu i schopnosti samohojení. Dodatečně byly provedeny také zkoušky tepelného šoku, které sledovaly reakci materiálu na typické podmínky v nádrži s kryogenními látkami.

Další fáze testů bude zahrnovat adaptaci materiálu materiálu na větší tvary, jako jsou kompletní nádrže na kryogenní pohonné látky. Tento materiál by výrazně zredukoval odpad z kosmických misí a byl by ideální pro znovupoužitelné nosiče. „Implementací této technologie do našich systémů by mohlo mít extrémní benefity pro kosmickou dopravu,“ uvedl Bernard Decotignie z ESA a dodal: „Pomůže to vyvinout znovupoužitelnou kosmickou infrastrukturu a snížit náklady misí. Jde o důkaz, co vše může evropská inovace udělat pro kosmický sektor.“ Technologický ředitel firmy CompPair, Robin Trigueira, uvedl: „Jsem nadšen přínosy v autonomií a výdrži, které můžeme nabídnout budoucím sondám a raketám, pokud zlikvidujeme mezeru mezi sci-fi a realitou! Tento produkt je významným krokem firmy CompPair do kosmického sektoru, Heal Tech odemyká nesrovnatelné technologické pokroky pro sledování stavu kompozitních materiálů a jejich správu, čímž jasně zdůrazňuje možnosti, které nám přinášejí hojitelné kompozity pro cenovou efektivitu znovupoužitelných kosmických struktur.“

Jeho slova potvrzuje také Cecilia Scazzoli, vedoucí výzkumného a vývojového oddělení firmy CompPair: „Jsem nadšená, že jsme demonstrovali, jak kompozity HealTech se sledováním stavu a topnými systémy vykazují autonomní detekci poškození a jeho hojení i vysokou odolnost vůči mikroprasklinám. Díky tomu jsou vhodné i pro náročné požadavky nádrží pohonných látek, či znovupoužitelných kosmických struktur. Vyšlape tak cestu k lehčím a udržovatelnějším kosmickým komponentům.“

Přeloženo z:
https://www.esa.int/

Zdroje obrázků:
https://www.esa.int/…/27135634-2-eng-GB/Self-healable_Cassandra_demonstrator.jpg
https://www.esa.int/…/27135587-2-eng-GB/Cassandra_demonstrator_diagram.png
https://www.esa.int/…/Infrared_images_of_Cassandra_repair_process_on_a_test_sample_through_heating.jpg
https://www.esa.int/…/27135728-2-eng-GB/Cassandra_demonstrator_panel_in_a_laboratory.jpg