Разработка ученых из ИСЭ СО РАН поможет увеличить срок службы космических аппаратов

Учеными из Института сильноточной электроники СО РАН завершен масштабный семилетний проект, итогом которого стали разработка и внедрение на АО «НПЦ «Полюс» комплекса методов и аппаратных средств для диагностики бортовой радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов на устойчивость к дугообразованию.

За это время был проделан путь от поисковой идеи до создания и запуск в эксплуатацию рабочих мест, назначение которых – не допустить выхода на космическую орбиту плат, имеющих дефект изоляции размером с десяток микрон и больше. А точкой отсчета в развитии проекта стало рабочее совещание в АО «НПЦ "Полюс», где впервые была озвучена проблема высоких рисков образования в условиях космоса электрической дуги, способной нанести значительный урон космическому аппарату или даже вывести его из строя. Принципиально важно было не только разобраться в причинах этого явления, но и найти управу на коварную дугу.

- 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 Александр Владимирович Батраков, руководитель проекта, зам. директора ИСЭ СО РАН, зав. лабораторией вакуумной электроники. - Создание каждого космического аппарата требует больших финансовых затрат, сейчас средний срок службы спутника составляет семь-восемь лет, для большей эффективности его следует продлить до 15 лет. Поэтому вопросом государственной значимости является развитие новых технологий, способных увеличить срок активного существования космических аппаратов, сделать их более устойчивыми к различным экстремальным воздействиям.

В течение семи лет проект получал финансирование из разных источников: в рамках Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России», из средств гранта РФФИ-регион, поддержанного Фондом и администрацией Томской области.

Итак, первое, полностью автоматизированное рабочее место уже введено в производственный цикл на АО «НПЦ "Полюс»! Оно представляет собой вакуумную камеру, внутри которой с помощью уникального дефектоскопического оборудования и происходит диагностика деталей аппаратуры 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 (менее ста микрон) не представляют никакой угрозы для нормальной, бесперебойной работы космического аппарата, - отмечает А.В. Батраков. – После проведенных исследований наша позиция изменилась: с помощью созданного оборудования следует искать и находить дефекты меньших размеров, вплоть до 10 микрон. И устранять следует все, без исключения, ведь в условиях экстремальных перепадов температур дефект может повести себя непредсказуемо.

Результаты, полученные научным коллективом под руководством А.В. Батракова, помогут повысить эффективность работы и увеличить срок службы российских космических аппаратов. Но ученые не собираются ставить точку в космической теме, они продолжают свои исследования по дальнейшему развитию разработанных методик. Для производителей космических аппаратов 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 Национального исследовательского Томского государственного университета. Их итогом может стать создание и запуск рабочего места в интересах предприятий космической и оборонной отрасли, где при обнаружении брака не придется прерывать технологический цикл, его устранение будет происходить сразу же путем нанесения специального полимерного покрытия, создаваемого в струе плазмы и реакционного газа.

Выполненные научные исследования являются заделом для следующего шага в этом направлении, который уже сделан. В случае победы в конкурсе на получение субсидии в рамках государственной поддержки развития кооперации российских высших учебных заведений и организаций, реализующих комплексные проекты по созданию высокотехнологичного производства (согласно постановлению Правительства № 218 от 9 апреля 2010 года) будут отработаны технологические режимы всех этих процессов и проведены многочисленные испытания, подтверждающие способность выдержать экстремальные условия космоса. Инициатором и заявителем этого 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.