Определение повреждений неудаляемых и удаляемых окон перспективных пенетраторов от ударного воздействия высокоскоростных частиц реголита при ударном внедрении в грунт Луны

В статье рассмотрены перспективные пенетраторы с неудаляемыми прозрачными и удаляемыми непрозрачными окнами, созданными преимущественно из корундов и льдокомпозита, соответственно. Их применение позволит расширить научную программу исследований за счет возможностей визуализации для видеорегистрации движения пенетратора в подповерхностных слоях грунта и их оптических методов изучения, а также прямого непосредственного контакта с ними. Обсуждаются методика расчета и полученные с помощью численного моделирования или на основе инженерной модели расчетные значения повреждений этих окон от ударного воздействия сферических частиц лунного реголита диаметрами 1,0 и 1,5 мм, соударяющихся с ними со скоростями до 1 км/с в угловом диапазоне от 70° до 80°.

1. Леун Е. В., Добрица Д. Б., Поляков А. А. [и др.]. К вопросу выбора конструкционных материалов для создания многофункциональных инерционных пенетраторов // Вестник НПО им. С. А. Лавочкина. 2023. № 4 (62). С. 80–86. DOI: 10.26162/LS.2023.62.4.011. EDN: WGHDNK.

2. Korablev O. I., Ivanov A. Y., Kozlov O. E. [et al.]. Microscope spectrometer for the Phobos-Grunt mission // Solar System Research. 2010. Vol. 44, no. 5. P. 431–436. DOI: 10.1134/S0038094610050072. EDN: OHPPHV.

3. АС 1649218 СССР, МПК F 25 C 1/00, С 09 К 3/24. Способ получения искусственного льда / Рогожин С. В., Чеверев В. Г., Вайнерман Е. С. [и др.]. № 4694538/13; заявл. 23.05.89; опубл. 15.05.91, Бюл. № 18.

4. Добрица Д. Б., Ященко Б. Ю. Численное моделирование процесса взаимодействия высокоскоростного ударника с преградой с использованием трехмерной тетраэдральной разностной сетки // Сб. тр. X Всерос. науч. конф., посвященной 140-летию ТГУ и 50-летию НИИ ПММ ТГУ. Томск, 03– 05 сентября 2018 г. Томск: Изд-во ТГУ, 2018. С. 94–96. DOI: 10.18698/2309-3684-2018-1-7089. EDN: ZDTARV.

5. Велданов В. А., Федоров С. В. Особенности поведения грунта на границе контакта с недеформируемым ударником при проникании // Прикладная механика и техническая физика. 2005. Т. 46, № 6. С. 116–127. EDN: MUCMXF.

6. Садретдинова Э. Р. Метод выбора проектных параметров реактивных пенетраторов для движения в лунном грунте: дис. … канд. техн. наук. Москва, 2014. 136 с.

7. Veldanov V. A., Smirnov V. E., Khavroshkin O. B. Lunar Penetrator: Reducing Overloading and Penetration Control // Solar System Research. 1999. Vol. 33, no. 5. P. 432–436.

8. Slyuta E. N. Physical and mechanical properties of the lunar soil (a review) // Solar System Research. 2014. Vol. 48, no. 5. P. 330–353. DOI: 10.1134/S0038094614050050. EDN: SENWRV.

9. Черепанов И. А., Савиных А. С., Разоренов С. В. Откол в сапфире при ударном сжатии в различных кристаллографических направлениях // Журнал технической физики. 2020. Т. 90, № 6. С. 961–964. DOI: 10.21883/JTF.2020.06.49283.368-19. EDN: LPJJYJ.

10. Maevskii K. K. Numerical investigations of oxides and silicates under shockwave loading // IOP Journal of Physics: Conference Series. 2017. Vol. 894, no. 1. P. 012057. DOI: 10.1088/1742-6596/894/1/012057.

11. Wilkins M. L. Computer simulation of dynamic phenomena. Springer Science & Business Media, 1999. 246 p.

12. Фомин В. М., Гулидов А. И., Сапожников Г. А. [и др.]. Высокоскоростное взаимодействие тел. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999. 600 с. ISBN 5-7692-0237-8.

13. Галанин М. П., Щеглов И. А. Разработка и реализация алгоритмов трехмерной триангуляции сложных пространственных областей: прямые методы. Москва: Изд-во ИПМ им. М. В. Келдыша РАН, 2006. 32 с. URL: https://keldysh.ru/papers/2006/prep09/prep2006_09.html (дата обращения: 23.11.2023).

14. Taylor E. A. Experimental Hypervelocity and Computational Impact on Brittle Study of and Materials Composites. United Kingdom, 1998. 238 p. DOI: 10.22024/UniKent/01.02.86024.

15. Paul K., Berthoud L. Scaling Crater and Particle Sizes for Impacts into Solar Cells // IKI Moscow Workshop on Space Debris. 1995. P. 1–10. DOI: 10.1017/S0252921100501572.

16. Gault D. E. Displaced mass, depth, diameter and effects of oblique trajectories for impact craters formed in dense crystalline rocks // The Moon. 1973. Vol. 6, P. 32–44. DOI: 10.1007/BF02630651.

17. IADC-04-03. Protection manual. Inter-agency space debris coordination committee. Prepared by the IADC WG3 members. 2012. URL: http://www.iadc-online.org/Documents/IADC-04-03_Protection_Manual_v5.pdf. (дата обращения: 25.12.2023).