ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ КОНТАМИНАЦИИ НА МАЛЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТАХ
Автор: Д. В. Фомин, И. О. Шолыгин, Е. И. Зубко
Журнал: Научное приборостроение @nauchnoe-priborostroenie
Рубрика: Физика приборостроения
Статья в выпуске: 2, 2024 года.
Бесплатный доступ
В работе рассматривается отрицательное воздействие собственной атмосферы космического аппарата (КА) на его внешние приборы и проявление менее изученного явления — контаминации, оказывающего вредное воздействие на внутренние узлы и приборы КА. Образованные слои контаминантов толщиной всего в несколько нанометров способны значительно ухудшить пропускные характеристики оптических приборов. Для изучения явления контаминации очень важным представляется определение толщины пленок сублимированных веществ с течением времени. Авторами предлагается прибор для изучения явления внутренней контаминации. Работа предложенного устройства основана на измерении резонансных частот колебаний кристаллического резонатора, выступающего в роли датчика, реагирующего на изменение массы нарастающей пленки контаминантов. Предложенное устройство является перспективным для КА, поскольку используемые в его основе кварцевые резонаторы устойчивы к вибрации, а сам модуль имеет малые габариты и вес, что позволяет размещать его на космических аппаратах стандарта CubeSat.
Внутренняя контаминация, пленки контаминантов, космический аппарат, собственная внешняя атмосфера, осаждение летучих соединений
Короткий адрес: https://sciup.org/142240254
IDR: 142240254 | УДК: 681.2+629.78+539.216.2
STUDYING THE PHENOMENON OF CONTAMINATION ON SMALL SPACECRAFT
The paper considers the negative impact of the spacecraft's own atmosphere on its external devices and the manifestation of a less studied contamination phenomenon, which has no less harmful effects on the spacecraft's internal components and devices. The formed layers of contaminants with a thickness of only a few nanometers can significantly worsen the transmission characteristics of optical devices. To study the phenomenon of contamination, it seems very important to determine the thickness of the films of sublimated substances over time. The authors propose a device for studying the phenomenon of internal contamination. The operation of the proposed device is based on measuring the resonant oscillation frequencies of a crystal resonator acting as a sensor responding to changes in the mass of an increasing film of contaminants. The proposed device is promising for spacecraft since the quartz resonators used in its base are resistant to vibration, and the module itself has small dimensions and weight, which makes it possible to place it on CubeSat standard spacecraft.
Список литературы ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ КОНТАМИНАЦИИ НА МАЛЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТАХ
- 1. Акишин А.И. Воздействие собственной внешней атмосферы космических аппаратов на их материалы и оборудование // Перспективные материалы. 2007. № 2. C. 14–22. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=12968252
- 2. Надзирадзе А.Б., Шапошников В.В., Смирнов В.А. и др. Выбор критерия и учет состава загрязнения при оценках совместного загрязняющего действия СВА и стационарных плазменных двигателей // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. М.Ф. Решетнева. 2007. № 4. С. 91–94. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=10206363
- 3. Надзирадзе А.Б., Кочура С.Г., Максимов И.А. и др. Исследование влияния плазменных струй электроракетных двигателей на функциональные характеристики космических аппаратов // Сибирский журнал науки и технологий. 2020. Т. 21, № 4. C. 524–534. DOI: 10.31772/2587-6066-2020-21-4-524-534
- 4. Надзирадзе А.Б., Смирнов В.А., Максимов И.А. и др. Экспериментальное исследование загрязняющего воздействия внешней атмосферы на этапе орбитальной эксплуатации космического аппарата // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. акад. М. Ф. Решетнева. 2006. № 1. С. 91–95. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=9169660
- 5. Акишин А.И., Новиков Л.С., Черник В.Н. Воздействие на материалы и элементы оборудования космических аппаратов вакуума, частиц ионосферной плазмы и солнечного ультрафиолетового излучения // Новые наукоемкие технологии в технике: Энциклопедия. 2000. Т. 17. C. 100–138.
- 6. Акишин А.И., Дунаев Н.М., Константинова В.В., Расторгуев В.А. и др. Атмосфера, создаваемая космическим аппаратом, и ее влияние на работоспособность бортовой аппаратуры // Модель космического пространства / Под ред. акад. С.Н. Вернова. 1983. T. 2. С. 244–309.
- 7. Данилкин В.А. Собственная внешняя атмосфера космических аппаратов и ее влияние на параметры радиосигналов бортовых радиотехнических систем // Теплофизика и аэромеханика. 2008. Т. 15, № 1. C. 75–78. URL: https://www.sibran.ru/upload/iblock/dd0/dd08caebd34044b9921ac63cc508f000.pdf
- 8. Акишин А.И. Работоспособность космического оборудования при воздействии собственной внешней атмосферы аппарата. Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцина., 2007. 5 c. URL: https://studylib.ru/doc/2107444/akishin-a.i.-rabotosposobnost._-kosmicheskogo-oborudovaniya-pri
- 9. Чиров А.А. Влияние тонких пленок конденсата металлического рабочего тела ЭРД на интегральные оптические коэффициенты терморегулирующих покрытий космических аппаратов // Космические исследования. 2014. Т. 52, № 3. С. 248–256.
- 10. Калашников Е.В., Калашникова С.Н. Способы оценки толщины осадков на поверхности охлаждаемых оптических элементов в вакуумных условиях с источниками загрязнения // Журнал технической физики. 2012. Т. 82, вып. 11. С. 111–115. URL: https://journals.ioffe.ru/articles/10754
- 11. Хасаншин Р.Х., Надирадзе А.Б. Изменение оптических свойств функциональных поверхностей космических аппаратов при совместном воздействии электронов и ультрафиолета // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2013. № 3. С. 73–78. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?edn=puxvzf
- 12. Акишин А.И., Дунаев Н.М., Константинова В.В. Собственная атмосфера космических аппаратов и ее влияние на бортовые приборы и технологию в космосе // Космическое материаловедение и технология. М.: Наука, 1977. С. 65–77.
- 13. Хасаншин Р.Х., Новиков Л.С. Влияние электронного облучения стекла К-208 на процесс загрязнения его поверхности высокомолекулярными соединениями // Перспективные материалы. 2014. № 8. С. 13–21. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21844823
- 14. Калашников Е.В., Калашникова С.Н., Томеев К.А. Исследование свойств поверхности при ее загрязнении продуктами газовыделения полимерных композиционных материалов в вакуумных условиях // Журнал технической физики. 2014. Т. 84, вып. 2. С. 83–91. URL: https://journals.ioffe.ru/articles/27151
- 15. Чиров А.А., Белякова Н.Г. Изменение прозрачности тонких пленок цезия на поверхности стекла оптических приборов космического аппарата // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2013. № 12. С. 98–103. DOI: 10.7868/S0207352813120056
- 16. Гаврюшин А.В., Надирадзе А.Б., Егоров В.К. Влияние ионной бомбардировки на прозрачность защитных стекол солнечных батарей // Перспективные материалы. 2003. № 3. С. 18–23. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21260425
- 17. Гришин В.К., Нусинов А.А., Семкин Н.Д. Инженерная модель космической среды для диапазона орбит 300–1000 км и солнечной активности F10,7 = 70–370 // Ракетно-космическая техника. Труды. Серия XII. Вып. 1. Расчет, проектирование, конструирование и испытания космических систем. РКК "Энергия", 2001. 146 c.
- 18. Собственная внешняя атмосфера высокотемпературных космических аппаратов / Научн. руков. В.К. Гришин. НТО П27126: РКК "Энергия", 1989. 110 c.
- 19. Коныгин С.Б., Семкин Н.Д. Расчет уровня загрязнения космического аппарата // Актуальные проблемы радиоэлектроники / Под общ. ред. Ю.Ф. Широкова. Самара: Самар. гос. аэрокосм. ун-т, 1999, вып. 2. С. 65–69.
- 20. Кузин С.В., Богачев С.А., Кириченко А.С. Особенности разработки и использования аппаратуры для проведения космических экспериментов в ВУФ-диапазоне спектра // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2023. № 12. С. 31–38. URL: https://elibrary.ru/item.asp?edn=ajqpmd
- 21. Карусенко П.М., Несов С.Н., Полещенко К.Н. и др. Способ определения толщины тонких пленок. Пат. RU 2727762 C1 Российская федерация, Заявл. 05.03.2020. Опубл. 23.07.2020 Бюл. № 21. URL: https://patents.google.com/patent/RU2727762C1/ru
- 22. Киселов И.В., Сысоев В.В., Киселов Е.И. и др. Способ измерения толщины тонкой пленки и картирования топографии ее поверхности с помощью интерферометра болого света. Пат. RU 2641639 C2 Российская федерация, G01B 9/02. Заявл. 16.05.2016. Опубл. 18.01.2018 Бюл. № 2. URL: https://patenton.ru/patent/RU2641639C2
- 23. Кастро А.Р.А., Конов А.А. Способ оценки толщины тонких полимерных пленок. Пат. RU 72820 C1 Российская федерация, G01N 25/02. Заявл. 26.10.2017. Опубл. 19.11.2018 Бюл. № 32. URL: https://patents.google.com/patent/RU2672820C1/ru
- 24. Фомин Д.В., Струков Д.О., Герман А.С. Универсальная платформа полезной нагрузки для малых спутников стандарта CubeSat // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2018. Т. 61, № 5. С. 446–449. DOI: 10.17586/0021-3454-2018-61-5-446-449
- 25. Голых А.Е., Фомин Д.В. Поворотный комплекс для проведения вибродинамических испытаний наноспутников // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2023. Т. 66, № 6. С. 472–482. URL: https://pribor.ifmo.ru/ru/article/22116/povorotnyy_kompleksdlya_provedeniya_vibrodinamicheskih_ispytaniy_nanosputnikov.htm
- 26. Фомин Д.В., Струков Д.О., Герман А.С. Универсальный блок полезной нагрузки для наноспутников формата CubeSat. Пат. RU 2764047 C1 Российская федерация, Заявл. 10.12.2020. Опубл. 13.01.2022. URL: https://patents.google.com/patent/RU2764047C1/ru
- 27. Технология тонких пленок (справочник) / Пер. с англ. под ред. Л. Майселла, Р. Глэнга. М.: Сов. радио, Т. 2, 1977. 768 с.
- 28. Дубов В.Л., Фомин Д.В. BaSi2 — перспективный материал для фотоэлектрических преобразователей // Успехи прикладной физики. 2016. Т. 4, № 6. С. 599–605.
- 29. Galkin N.G., Galkin K.N., Fomin D.V. et al. Comparison of crystal and phonon structures for polycrystalline BaSi2 films grown by SPE method on Si(111) substrate // Defect and Diffusion Forum DDF. 2018. Vol. 386. P. 48–54. URL: https://www.scientific.net/DDF.386.48
- 30. Galkin N.G., Goroshko D.L., Galkin K.N. et al. SPE grown BaSi2 on Si(111) substrates: Optical and photoelectric properties of films and diode heterostructures on their base // Japanese Journal of Applied Physics. 2020. Vol. 59, nu. SF. Id. SFFA11. DOI: 10.35848/1347-4065/ab6b76
