Как победить пробой в космосе?

   Невзирая на все политические и экономические перипетии, человек стремится к освоению далекого космоса. Эта тяга побуждает его совершать новые открытия, чтобы хоть на шаг приблизится к своей смелой мечте. Не случайно, что разработки ученых, связанные с космосом, вызывают большой интерес. В ИСЭ СО РАН ведется ряд работ по космической тематике.

   В лаборатории вакуумной электроники совместно с лабораторией оптических излучений в течение 7 лет  ведутся работы по созданию научных основ для космических электрореактивных двигателей.

-  Следует отметить, что «Роскосмос» имеет целый ряд своих исследовательских центров, которые очень сильны в решении прикладных задач, сотрудничество с академической наукой возникает именно тогда, когда появляется потребность в фундаментальных знаниях. Наш институт и наша лаборатория специализируется на изучении плазмы, вакуумной дуги, и все это позволяет создать современный лазерно-плазменный двигатель, благодаря которому малый космический аппарат сможет ориентироваться в пространстве, совершать маневрирование по одной орбите, - отметил Александр Батраков, зав. лабораторий вакуумной электроники.

      Своеобразным «коньком», ноу-хау при разработке подобных двигателей является использование жидкого металла, который в отличие от сжиженного газа не нуждается в специальном резервуаре. Сейчас ученые работают над разработкой принципов создания гибридного двигателя нового класса, суть которого можно охарактеризовать следующим образом: один  двигатель -  два «движка». Это станет возможным, благодаря тому, что лазерное воздействие будет переходить в сильноточную вакуумную дугу. Двигатель, устроенный подобным образом, сможет обеспечить не только маневрирование, но и разгон космического аппарата, и смену одной космической орбиты на другую.

       Второе направление – это фундаментальные исследования, связанные с изучением физических основ дугообразования на орбите.

-  Космический аппарат является очень интересным объектом. Аппарат погружен в редкую плазму, которая заряжает его. Когда он попадают на солнечную сторону Земли, фотоэмиссионные процессы разряжают его, но очень неравномерно, создавая высокие разности потенциалов, способные приводить к электрическим пробоям и повреждению аппаратуры. Эти процессы особенно сильны после коронарных выбросов на Солнце, и результатом пробоев могут быть каскадные дуговые разряды, которые способны привести к полному уничтожению аппаратуры. Например, известны случаи выгорания солнечных батарей на европейских спутниках, - поясняет Александр Владимирович.

    Сейчас происходит постоянный рост энергоемкости космических аппаратов, ведь через них прокачиваются огромнейшие объемы информации. Типичный требуемый уровень энергопотребления современной космической станции – 10 киловатт. Поэтому принимается такое техническое решение, как подъем напряжения бортовой сети. В связи с этим возникают риски зажигания вакуумной дуги. Разработчики космического оборудования не всегда готовы к таким ситуациям. Поэтому очень большое значение приобретают фундаментальные исследования в этом направлении.

   В 2013 году ИСЭ СО РАН выполнил поисковое научное исследование в рамках ФЦП ИиР, инициированное Технологической платформой «Национальная информационная спутниковая система». Недавно подана заявка на продолжение этих исследований в рамках ФЦП ИиР с участием ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнёва» в качестве индустриального партнёра. В данном проекте ИСЭ СО РАН предполагает тесное сотрудничество с томскими вузами – ТПУ, ТГУ и ТУСУР.

     В настоящее время в Институте сильноточной электроники ведутся работы по моделированию условий, существующих внутри космического аппарата, который находится  на орбите.  Уже действует прототип малой установки, а к 2015 году планируется создание реального прототипа – установки с функционирующим модулем космического аппарата внутри. Для ученых это направление исследований очень интересно ещё и потому, что в обычных «земных» условиях, даже в технологиях, никогда не создаются такие условия, как в космосе.

Ольга БУЛГАКОВА