Fascynacje kosmosem towarzyszą nam od momentu pojawienia się istoty ludzkiej na Ziemi. Każdy z nas przyglądając się rozsypanym po niebie gwiazdom, zastanawia się co znajduje się w najdalszych krańcach kosmosu? Czy gdzieś tam jest planeta podobna do naszej? A jeśli jest zupełnie odmienna od Ziemi, to jakie postacie mogą ją zamieszkiwać?
Większość z tych pytań przez najbliższe dziesięciolecia pozostaną bez odpowiedzi. Chyba, że dokonamy przełomowych odkryć w zakresie nanotechnologii i nanomechaniki. Zakładam, że jeśli ludzkość wykorzysta nowe zjawiska fizyczne, jednocześnie angażując samoorganizujące się struktury chemiczne, z których tworzone będą ultra wytrzymałe materiały o niespotykanych właściwościach, to będziemy w stanie tworzyć statki kosmiczne o międzygalaktycznym zasięgu.
Oczywiście zgodnie przyznamy, że należy stworzyć zaawansowane systemy magazynowania energii na potrzeby zasilania pojazdów, które dzięki temu będą samowystarczalne w przestrzeni kosmicznej. Bezapelacyjna jest także konieczność ich zdalnego sterowania oraz potrzeba aplikacji rozwiązań informatycznych dotyczących szybkiego przetwarzania rejestrowanych obrazów wraz z ich transmisją na Ziemię.
Przyszłość zamienia się w teraźniejszość
Setki podobnych, futurystycznych rozwiązań w swoich książkach zawarł Stanisław Lem, które teraz powoli rodzą się w laboratoriach naukowych na całym świecie. Jednym z takich pomysłów jest rozwijany w Politechnice Łódzkiej, na Wydziale Mechanicznym ultralekki układ przeniesienia napędu w bezzałogowych pojazdach kosmicznych. Projekt ten realizują naukowcy z PŁ wspólnie z Rosyjskim Instytutem Fizyki na Uralu oraz ze Słowacką Akademią Nauk w Koszycach.
Koncepcja realizowanych badań wychodzi naprzeciw wzrastającym potrzebom przemysłu kosmicznego na nowoczesne, lekkie materiały funkcjonalne i konstrukcyjne. Fakt ten podyktowany jest potrzebą spełnienia takich czynników ekonomicznych jak: wzrost zasięgu pojazdów, wzrost ich nośności, a także konieczności minimalizacji zużycia paliwa. W konsekwencji, ze względu na obniżenie masy pojazdów kosmicznych, możliwe będzie obniżenie kosztów wysłania danego transportu na orbitę okołoziemską (obecny koszt 1 kg = 10 000$ - Russian Space Program) czy na dowolną planetę Układu Słonecznego. W związku z tym stosowane stali jako materiału funkcjonalnego do budowy podobnych elementów układu przeniesienia napędu w pojazdach kosmicznych jest obecnie wysoko nieekonomiczne. Z tego względu trwają intensywne badania w obszarze opracowania lekkich materiałów funkcjonalnych mogących spełnić wysokie wymagania mechaniczne w warunkach krio, przy jednoczesnym ich niskim ciężarze właściwym.
Istotą rozwiązania realizowanego w Politechnice Łódzkiej jest opracowany przy pomocy wysokociśnieniowej obróbki plastycznej oraz wieloetapowej obróbki cieplnej nanostrukturalny stop aluminium. Dodatkowo w celu obniżenia współczynnika tarcia elementów mechanicznych ramienia wykonanych z nanokrystalicznego stopu aluminium zastosowano gradientową powłokę węglową. Dzięki temu otrzymano materiał swoimi właściwościami zbliżony do stali ale trzy razy lżejszy.
Mam nadzieję, że już niedługo dzięki tej technologii wymarzoną randkę spędzicie na Wenus obserwując spadające gwiazdy.
