Kosmické technologie se často vyvíjejí pomalu a opatrně. Každá chyba totiž může znamenat ztrátu drahé mise nebo satelitu. Právě proto vědci dlouhodobě hledají způsob, jak konstrukce kosmických lodí udělat odolnější a zároveň jednodušší na údržbu. Jedním z nejzajímavějších směrů je vývoj takzvaných samoopravných materiálů.

Evropská kosmická agentura nyní podporuje projekt, který posouvá tuto myšlenku blíž k reálnému použití. Výzkumníci pracují na kompozitním materiálu, jenž dokáže sám odhalit vznikající praskliny a následně je opravit pomocí tepla. Celý systém spojuje několik technologií do jedné struktury. Uvnitř materiálu jsou zabudované senzory, malé topné prvky a speciální uhlíkový kompozit schopný regenerace.

Základ tvoří uhlíková vlákna. Ta se v kosmickém průmyslu používají už dnes, protože mají velmi dobrý poměr pevnosti a hmotnosti. Problém je, že při dlouhodobém zatížení mohou vznikat drobné mikrotrhliny. Ty se objevují například při startu rakety, kdy konstrukce zažívá silné vibrace, nebo při velkých změnách teplot na oběžné dráze.

Nový materiál označovaný jako HealTech obsahuje speciální léčivou složku uzavřenou přímo uvnitř kompozitu. Když systém zaznamená prasklinu, zahřeje postižené místo. Materiál se při této teplotě částečně změkčí a léčivá složka může proniknout do poškozeného místa. Trhlina se následně znovu spojí a konstrukce získá zpět svou pevnost.

Jak funguje kosmický „samoléčebný“ systém

Klíčovou roli v celé technologii hrají optické senzory zabudované mezi vrstvy kompozitu. Ty průběžně sledují stav konstrukce a dokážou velmi přesně určit, kde vzniklo poškození. Jakmile systém zaznamená problém, aktivuje síť malých topných prvků.

Ty jsou umístěny v lehké hliníkové mřížce vyrobené pomocí 3D tisku. Díky tomu lze teplo nasměrovat přesně tam, kde je potřeba. Teplota se pohybuje zhruba mezi 100 a 140 stupni Celsia, což stačí k aktivaci opravného procesu.

První testy už proběhly na menších prototypech i na kompozitních panelech širokých přibližně čtyřicet centimetrů. Výsledky podle výzkumníků ukazují, že systém dokáže praskliny spolehlivě odhalit a po zahřátí obnovit mechanickou pevnost materiálu.

Dalším krokem bude testování na větších konstrukcích. V plánu je například použití technologie na kryogenních nádržích pro raketové palivo. Právě ty patří mezi části kosmických lodí, které jsou vystaveny extrémním teplotám a mechanickému namáhání. Vývoj probíhá ve spolupráci několika evropských firem a výzkumných center v rámci programu ESA zaměřeného na inovace v kosmické dopravě.