Определение накопленной дозы методом секторирования на основе геодезической сферы

При проектировании космических аппаратов (КА) необходимо учитывать повреждающее действие от различных факторов космического пространства. Основным фактором, ограничивающим срок активного существования космических аппаратов, является ионизирующее излучение - причина большинства отказов и сбоев. Его воздействие сопровождается ионизационными потерями энергии заряженных частиц в активных и пассивных областях полупроводников и интегральных схем, что приводит к проявлению радиационных эффектов, и характеризуется величиной поглощенной дозы. В настоящее время существует несколько подхо- дов к прогнозированию величины накопленной дозы: методы Монте-Карло, методы, учитывающие только стандартную геометрию защиты (сфера, плоскость), и лучевой анализ (или секторирование). Представлена модификация лучевого анализа с построением секторов на основе геодезической сферы, которая в отличие от классического подхода с использованием параметрического представления позволяет получить трассирующие лучи, равномерно распределенные в пространстве. Такой подход дает возможность учитывать реальные плотности материалов, обходиться меньшим количеством секторов для выполнения требований методики 154.ПМ - 129 и сохранения точности расчета, что особенно актуально при проведении поэлементного радиационного анализа с учетом неоднородной защиты, так как происходит экранирование рассчитываемой точки элементами конструкций КА. Данный метод реализован в виде расширения для САПР SolidWorks. В качестве исходных данных для расчета выступает 3D-модель блока в составе КА и заданные в техническом задании таблицы ослабления. Точность и скорость выполнения анализа зависит от количества трассирующих лучей, при этом возможно проведение расчета одновременно для нескольких видов ионизирующего излучения. В качестве примера использования предложенного метода и программного модуля проведен радиационный анализ блока БЦВК для КА «Сфера» со сроком активного существования 10 лет на высокоэллиптической орбите и 15 лет - на геостационарной. В результате расчета было получено, что для элементов внутри блока минимальная и максимальная накопленные дозы отличаются примерно на порядок, что говорит о том, насколько заметный вклад в расчет может внести учет защитных свойств элементов конструкций аппарата и блоков.