Новое облегченное покрытие для защиты электроники спутников от радиации разработали ученые НИУ МИЭТ. По мнению авторов, оно позволит в два раза продлить срок службы малых спутников связи на низких орбитах. Результаты представлены в издании "Моделирование систем и процессов".
В чем проблема существующей защиты?
В настоящее время для защиты микроспутников от радиации и перегрева используются толстые экраны, которые можно сравнить со средневековой рыцарской броней.
Защита малых орбитальных аппаратов тяжелой "броней" невыгодна — отправка в космос каждого грамма защиты снижает полезную нагрузку аппарата, делая его менее эффективным, подчеркнул один из авторов работы, начальник НИЛ "Микросборка нано- и микросистемной техники" центра коллективного пользования "Микросистемная техника и электронная компонентная база" НИУ МИЭТ Евгений Гусев.
"Беспилотные низкоорбитальные спутники связи имеют очень низкий уровень защиты от радиационного солнечного воздействия. Поэтому мы предлагаем рассмотреть защиту не как внешнюю массивную "броню", а как отдельный многослойный "бронежилет" для миниатюрного устройства. При этом появляется возможность подобрать защиту по размеру каждой электрической интегральной схемы, применяемой в спутнике", — объяснил он.
Что сделали ученые?
Ученые НИУ МИЭТ выяснили, как можно создать легкую защитную оболочку для малых спутников связи на основе слоев разных материалов. Слои подобраны исходя из химического состава и разной способности нагреваться при попадании космических лучей.
Он уточнил, что при нагреве каждый слой расширяется по-своему, как будто один слой хочет растянуться сильнее, а другой слабее. Из-за этого внутри "бронежилета" появляются напряжения, и он деформируется.
"Мы рассчитали, какие слои и толщины выбрать, чтобы оболочка защищала устройство и при этом сама не трескалась и не изгибалась. В итоге это позволит спутникам прослужить дольше", — пояснил ученый.
Каковы результаты?
По словам Гусева, если не делать защиту "тяжелой броней", а вместо этого грамотно подобрать материалы — например, добавить слой молибдена, увеличить толщину вольфрама и молибдена, а титан сделать тоньше, — то она меньше "тянет сама себя" при нагреве и лучше выдерживает нагрузку.
В итоге расчетный запас прочности конструкции удалось увеличить примерно в два раза, при этом защитная многослойная архитектура сохранилась.