Головна Техніка СИСТЕМИ АВТОМАТИЧНОГО УПРАВЛІННЯ

<<		ЗМІСТ		>>

ДЕСТАБІЛІЗУЮЧІ ФАКТОРИ КОСМІЧНОГО ПРОСТОРУ

У навколоземному і міжпланетному просторі космічні апарати піддаються впливу різноманітних факторів космічного простору (ФКП). У загальних рисах відомий ряд ФКП, що впливають на роботу КА і здатних порушити (пошкодити) її. У табл. 4.1 на прикладі оптико-електронної техніки представлені основні ФКП.

ІІ складається з потоку первинних заряджених ядерних часток (електрони, протони і ТЗЧ), а також вторинних ядерних частинок - продуктів ядерних перетворень, обумовлених первинними частинками. Основні ефекти впливу ІІ і РЕА обумовлені іонізаційними і ядерними втратами енергії первинних і вторинних частинок в чутливих обсягах елементів інтегральних мікросхем (ІМС) і напівпровідникових приладів (ПП) - транзисторів і діодів.

Ці ефекти проявляються через:

- параметричні відмови РЕА внаслідок деградації характеристик ІМС і ПП у міру накопичення дози ІВ;
- короткочасні порушення роботи (збої) ІМС від дії окремих високоенергетичних частинок.

Вплив ІІ спільно з космічної плазмою проявляється через електризацію захисних і гальмують покриттів.

У міру досягнення критичного заряду може відбуватися внутрішній локальний електростатичний пробою, що приводить до збою або відмови напівпровідникового приладу. Можливий також непрямий ефект через дію електромагнітного поля, що виникає при пробої. Таблиця 4.1 Основні ефекти від дії ФКП в бортовий РЕА

ФКП

Ефект в бортовий РЕА

Характеристики ФКП і

супутніх

факторів

КІІ природних радіаційних поясів Землі

Деградація параметрів ІМС, відмови і збої в роботі РЕА

Флюєнси потоків ІІ, їх енергетичні спектри, Зарядове стан і просторово-часовий розподіл потоків заряджених частинок

2. Космічна плазма

Збої і відмови РЕА через паразитних відмов, наведень і пробоїв; забруднення (потемніння) елементів оптичних пристроїв через розпилення матеріалів; погіршення властивостей терморегулювальних покриттів через розтріскування і часткового випаровування матеріалу; паразитні високочастотні наведення на електричні ланцюги; зміна властивостей оптичних покриттів, фільтрів, клеїв і т. д .; зміна характеристик Ері через вплив температурних ефектів

Параметри плазми на різних орбітах КА; параметри електризації КА; граничний статичний потенціал; частота розрядів; спектри електромагнітних і оптичних перешкод; параметри первинної і вторинної фотоемісії

Частина 1. Створення CAV

Продовження табл. 4.1

ФКП	Ефект в бортовий РЕА	Характеристики ФКП і супутніх факторів
3. Невагомість	Відсутність конвекційного теплообміну і, як наслідок, локальні перегріви і деградація характеристик Ері; відсутність механічних навантажень під дією сили тяжіння; екранування поля зору ОЕС розпорошеними від КА частками (погана по- мехообстановка)	Температурні поля, їх градієнти над поверхнями (сонячна - тіньова сторона)
4. Теплове випромінювання Сонця	Зміна оптичних властивостей матеріалів, зміна характеристик Ері через вплив температури, накопичення статичного заряду (гермо-ЕРС)	Характеристики теплових потоків на сонячній і тіньовій стороні КА, діапазон і градієнти зміни температури; температурні поля і їх градієнти над поверхнями в вакуумі
5. Власна атмосфера (пил) від КА	Забруднення зовнішніх покриттів, світлові перешкоди (помилкові світила)	Характеристики іонно і газопилової атмосфери (склад і щільність частинок, їх просторово-часовий розподіл і Зарядове стан)

Закінчення табл. 4.1

Проектування апаратури систем автоматичного управління _ для роботи в екстремальних условіях_

ФКП	Ефект в бортовий РЕА	Характеристики ФКП і супутніх факторів
6. мікрометеоритів	Ерозія оптичних поверхонь, порушення механічних характеристик корпусу; незворотні відмови РЕА	Щільність потоку, маса і швидкість микрометеоров
7. космічний вакуум	Погіршення тепловідведення в не- герметизованих відсіках, «холодне зварювання» контактів в роз'ємах і механічних приводах	Тиск і концентрація газових частинок
8. Замкнуте обсяг	Відсутність хорошого потенціалу «землі», виникнення поверхневих струмів (перетікання статичних зарядів) і виникнення наведень	Амплітудновременние характеристики сигналів перешкод від перетікання зарядів

Нерівномірний розігрів конструкції КА від Сонця, потрапляння в зону тіні Землі та інших планет або космічних об'єктів викликає значні циклічні зміни температури поверхонь, від чого виникають низькочастотні термомеханічні напруги і можуть виникати тсрмо-ЕРС.

Через невагомості погіршується тепловий режим роботи РЕА, так як немає конвекції. Можливий розігрів Ері за рахунок власного тепловиділення.

Дія мікрометеоритів призводить до механічних пошкоджень корпусів КА і приладів. Найбільш схильні до цього сонячні батареї.

Відсутність «звичної» шини землі (нульового потенціалу) призводить до того, що нульовий потенціал коливається,

Частина 1. Створення CAV

а протікання поверхневих струмів по корпусам КА і приладів служать додатковим джерелом наведення перешкод на сигнальні ланцюга.

Таким чином, експлуатаційні умови бортовий РЕА космічних апаратів визначаються великим числом факторів різної природи. Можна виділити ряд незалежних чинників (невагомість, мікрометеорити), а решта розглядати з точки зору радіаційного та теплового впливу, які корелюють між собою за впливом на роботу Ері.

У зв'язку з наявністю багатьох факторів, кожен з яких може викликати збій або катастрофічний відмову РЕА, вплив перших двох, а саме ІІ і плазми, домінує. Вони в основному визначають відмови РЕА, з якими важко боротися шляхом конструювання.

Рівень радіаційної стійкості РЕА космічного апарату, визначений за результатами вимірювань, повинен відповідати за дозового фактору (0,6 .. 2) х Ю ⁶ радий, що обумовлено утворилися в результаті випробувань ядерних боєприпасів штучними радіаційними полями Землі.

Різке збільшення потоків частинок в моменти потужних сонячних спалахів також може призводити до катастрофічних відмов і збоїв РЕА. Наприклад, при сонячної спалаху 20 січня 1994 р виникли функціональні відмови в системі стабілізації супутника зв'язку «Anik-El» [3].

Прикладом впливу радіаційних ефектів є поведінка КМОП БІС ОЗУ NEC 64 К при відносно спокійною радіаційну обстановку. У цій БІС за тиждень роботи спостерігалося в середньому 2,4 збою і 0,76 ефектів «замикання» (так званий «тиристорний» ефект) [4].

<<		ЗМІСТ		>>