Как спастись от электродуги
На АО «НПЦ “Полюс”» внедрен комплекс методов и аппаратных средств для диагностики бортовой радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов на устойчивость к дугообразованию. Разработка комплекса стала результатом масштабного семилетнего проекта, который завершили ученые из Института сильноточной электроники (ИСЭ) СО РАН (Томск), сообщает пресс-служба Томского научного центра СО РАН.
Электрическая дуга, которая может образоваться в условиях космоса, способна нанести значительный урон космическому аппарату или даже вывести его из строя. Целью проекта было не только разобраться в причинах этого явления, но и научиться справляться с возникновением такой дуги.
«С каждым годом наращивается энергоемкость космических аппаратов, и сейчас бортовые напряжения достигают 100 вольт, что в три раза выше порога дугообразования. Увеличение напряжения бортовой сети резко повышает риск зажигания вакуумной дуги, — рассказывает руководитель проекта, заместитель директора ИСЭ СО РАН, заведующий лабораторией вакуумной электроники Александр Батраков. — Создание каждого космического аппарата требует больших финансовых затрат, сейчас средний срок службы спутника составляет семь-восемь лет, для большей эффективности его следует продлить до пятнадцати лет. Поэтому вопросом государственной значимости является развитие новых технологий, способных увеличить срок активного существования космических аппаратов, сделать их более устойчивыми к различным экстремальным воздействиям».
Результатом работы томских ученых стало полностью автоматизированное рабочее место, которое уже введено в производственный цикл на НПЦ «Полюс». Оно представляет собой вакуумную камеру, внутри которой с помощью уникального дефектоскопического оборудования происходит диагностика деталей аппаратуры для будущего космического аппарата на наличие дефектов, ответственных за образование вакуумной дуги.
«Когда проект только начинался, мы ставили перед собой цель — находить дефекты, чей размер превышает 100 микрон. Были основания полагать, что дефекты меньшего размера не представляют никакой угрозы для нормальной бесперебойной работы космического аппарата, — отмечает Александр Батраков. — После проведенных исследований наша позиция изменилась: с помощью созданного оборудования следует искать и находить дефекты меньших размеров, вплоть до 10 микрон. Причем устранять следует все без исключения, ведь в условиях экстремальных перепадов температур дефект может повести себя непредсказуемо».
Результаты, полученные исследователями, помогут повысить эффективность работы и увеличить срок службы российских космических аппаратов, но ученые продолжают развивать разработанные методики. Для производителей представляет большой интерес создание промышленной технологии, позволяющей не только обнаруживать, но и устранять дефекты в едином технологическом цикле.
Эти работы ведутся в кооперации с химиками из Томского государственного университета. Их итогом может стать создание и запуск рабочего места в интересах предприятий космической и оборонной отрасли. При обнаружении брака не придется прерывать технологический цикл, устранение будет происходить сразу же путем нанесения специального полимерного покрытия, создаваемого в струе плазмы и реакционного газа.
Выполненные исследования — задел для следующего шага в этом направлении. В случае победы в конкурсе на получение субсидии в рамках государственной поддержки развития кооперации российских вузов и организаций, реализующих комплексные проекты создания высокотехнологичного производства, будут отработаны технологические режимы всех этих процессов и проведены многочисленные испытания, подтверждающие способность выдержать экстремальные условия космоса. Инициатором и заявителем этого нового проекта выступило АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева, продемонстрировав тем самым большую заинтересованность во внедрении такой технологии и получении усовершенствованных рабочих мест.