Миниатюрный измеритель параметров электризации, разработанный в холдинге «Российские космические системы» (РКС, входит в Госкорпорацию «РОСКОСМОС»), позволит защитить от повреждений и помех электронику космических аппаратов и увеличит сроки их активного существования. Габариты нового датчика в четыре раза меньше, чем у существующих аналогов, что позволяет применять его даже на микроспутниках. Характеристики устройства полностью подтверждены в ходе испытаний и оно готово к серийному производству.
Космический аппарат во время полета в космосе подвергается воздействию потоков плазмы, электромагнитных излучений и других волн. Это приводит к электризации его поверхности, причем разные ее участки в зависимости от свойств материалов и их ориентации по отношению к Солнцу могут заряжаться по-разному, а значения электрических потенциалов могут достигать десятков киловольт.
Электрические напряжения между отдельными участками поверхности космического аппарата создают риск разряда, который может привести к сбою в передаче полезной информации и выходу из строя отдельных электронных компонентов. Для корректировки работы бортовых систем и включения систем защиты используется мониторинг электростатического напряжения. Для этого на космические аппараты и ракеты-носители устанавливаются специальные датчики, обеспечивающие контроль электростатических полей и разрядов.
Для эффективного контроля электризации требуется установить на космический аппарат несколько датчиков, что ранее не всегда было возможно из-за их размера и веса. Разработанное холдингом РКС миниатюрное устройство нового поколения позволяет решить эту проблему.
Главный конструктор по направлению электрофизических измерений АО «НПО Измерительной техники» (НПО ИТ, входит в состав РКС) Николай ПУШКИН: «Нам удалось создать полнофункциональный электростатический датчик, который не требователен к энергопотреблению, надежен и в четыре раза меньше существующих сегодня аналогов.
Новый датчик – трехканальный, он состоит из чувствительного элемента для измерения постоянного электрического поля и антенны для измерения переменного электрического поля и токов облучения».
Вес нового датчика составляет около 40 граммов против 300 для аналогичного устройства предыдущего поколения. Таким образом, вместо одного датчика электризации на борт космического аппарата можно будет установить семь, что существенно повысит точность расчетов при создании систем активной и пассивной защиты от космического электричества.
Руководитель группы инженеров-исследователей РКС Роман ДОРОФЕЕВ: «В основе нового датчика лежит разработанное и произведенное в РКС принципиально новое устройство – миниатюрный вибрационный модулятор. Это сложное в изготовлении изделие, состоящее из микроминиатюрных деталей. Сегодня РКС – одно из немногих предприятий в России, обладающее технологиями производства компонентов микроэлектромеханических систем».
В ходе испытаний датчика на специальном стенде была подтверждена способность изделия определять напряженность электрического поля в диапазоне от 0 до 100 кВ/м.
Начальник группы инженеров-исследователей РКС Александр МОГУЧЕВ: «Мы проводим ускоренные ресурсные испытания миниатюрных вибрационных модуляторов, которые показали высокую надежность изделий, на сегодня их ресурс составил 5 тысяч часов без изменения функциональных характеристик».
Миниатюризация датчиковой аппаратуры является частью работ по созданию служебной бортовой аппаратуры для нового поколения малых космических аппаратов (микро- и наноспутников). Кроме того, новые датчики будут применяться для контроля внутриприборной электризации на перспективных российских космических аппаратах, работающих на геостационарных, высокоэлептических и полярных орбитах.
Сравнительно малая мощность потребления в совокупности с миниатюрными массогабаритными параметрами, высокой надежностью и радиационной стойкостью позволит обеспечить устройствами контроля электризации космические аппараты всех классов.
