Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Дестабилизирующие факторы космического пространства

РефератПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

В околоземном и межпланетном пространствах космические аппараты подвергаются воздействию разнообразных факторов космического пространства (ФКП). В общих чертах известен ряд ФКП, влияющих на работу КА и способных нарушить (повредить) ее. В табл. 4.1 на примере оптико-электронной техники представлены основные ФКП. Неравномерный разогрев конструкции КА от Солнца, попадание в зону тени Земли и других… Читать ещё >

Дестабилизирующие факторы космического пространства (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

В околоземном и межпланетном пространствах космические аппараты подвергаются воздействию разнообразных факторов космического пространства (ФКП). В общих чертах известен ряд ФКП, влияющих на работу КА и способных нарушить (повредить) ее. В табл. 4.1 на примере оптико-электронной техники представлены основные ФКП.

ИИ состоит из потока первичных заряженных ядерных частиц (электроны, протоны и ТЗЧ), а также вторичных ядерных частиц — продуктов ядерных превращений, обусловленных первичными частицами. Основные эффекты воздействия ИИ и РЭА обусловлены ионизационными и ядерными потерями энергии первичных и вторичных частиц в чувствительных объемах элементов интегральных микросхем (ИМС) и полупроводниковых приборов (ПП) — транзисторов и диодов.

Эти эффекты проявляются через:

  • — параметрические отказы РЭА вследствие деградации характеристик ИМС и ПП по мере накопления дозы ИИ;
  • — кратковременные нарушения работы (сбои) ИМС от действия отдельных высокоэнергетических частиц.

Влияние ИИ совместно с космической плазмой проявляется через электризацию защитных и тормозящих покрытий.

По мере достижения критического заряда может происходить внутренний локальный электростатический пробой, приводящий к сбою или отказу полупроводникового прибора. Возможен также косвенный эффект через действие электромагнитного поля, возникающего при пробое. Таблица 4.1 Основные эффекты от действия ФКП в бортовой РЭА.

ФКП.

Эффект в бортовой РЭА.

Характеристики ФКП и сопутствующих факторов.

КИИ естественных радиационных поясов Земли.

Деградация параметров ИМС, отказы и сбои в работе РЭА.

Флюенсы потоков ИИ, их энергетические спектры, зарядовое состояние и пространственно-временное распределение потоков заряженных частиц.

2. Космическая плазма.

Сбои и отказы РЭА из-за паразитных отказов, наводок и пробоев; загрязнение (потемнение) элементов оптических устройств из-за распыления материалов; ухудшение свойств терморегулирующих покрытий из-за растрескивания и частичного испарения материала; паразитные высокочастотные наводки на электрические цепи;изменение свойств оптических покрытий, фильтров, клеев и т. д.; изменение характеристик ЭРИ из-за влияния температурных эффектов.

Параметры плазмы на разных орбитах КА; параметры электризации КА; предельный статический потенциал; частота разрядов; спектры электромагнитных и оптических помех; параметры первичной и вторичной фотоэмиссии.

Часть 1. Создание CAV.

Продолжение табл. 4.1.

ФКП.

Эффект в бортовой РЭА.

Характеристики ФКП и сопутствующих факторов.

3. Невесомость.

Отсутствие конвекционного теплообмена и, как следствие, локальные перегревы и деградация характеристик ЭРИ; отсутствие механических нагрузок под действием силы тяжести; экранирование поля зрения ОЭС распыленными от КА частицами (плохая помехообстановка).

Температурные поля, их градиенты над поверхностями (солнечная — теневая сторона).

4. Тепловое излучение Солнца.

Изменение оптических свойств материалов, изменение характеристик ЭРИ из-за влияния температуры, накопление статического заряда (гермо-ЭДС).

Характеристики тепловых потоков на солнечной и теневой стороне КА, диапазон и градиенты изменения температуры; температурные поля и их градиенты над поверхностями в вакууме.

5.

Собственная атмосфера (пыль) от КА.

Загрязнение внешних покрытий, световые помехи (ложные светила).

Характеристики ионнои газопылевой атмосферы (состав и плотность частиц, их пространственно-временное распределение и зарядовое состояние).

Окончание табл. 4.1.

Проектирование аппаратуры систем автоматического управления _для работы в экстремальных условиях_.

ФКП.

Эффект в бортовой РЭА.

Характеристики ФКП и сопутствующих факторов.

6. Микрометеориты.

Эрозия оптических поверхностей, нарушение механических характеристик корпуса; необратимые отказы РЭА.

Плотность потока, масса и скорость микрометеоров.

7.

Космический вакуум.

Ухудшение теплоотвода в негерметизированных отсеках, «холодная сварка» контактов в разъемах и механических приводах.

Давление и концентрация газовых частиц.

8. Замкнутый объем.

Отсутствие хорошего потенциала «земли», возникновение поверхностных токов (перетекание статических зарядов) и возникновение наводок.

Амплитудновременные характеристики сигналов помех от перетекания зарядов.

Неравномерный разогрев конструкции КА от Солнца, попадание в зону тени Земли и других планет или космических объектов вызывает значительные циклические изменения температуры поверхностей, от чего возникают низкочастотные термомеханические напряжения и могут возникать тсрмо-ЭДС.

Из-за невесомости ухудшается тепловой режим работы РЭА, так как нет конвекции. Возможен разогрев ЭРИ за счет собственного тепловыделения.

Действие микрометеоритов приводит к механическим повреждениям корпусов КА и приборов. Наиболее подвержены этому солнечные батареи.

Отсутствие «привычной» шины земли (нулевого потенциала) приводит к тому, что нулевой потенциал колеблется, Часть 1. Создание CAV.

а протекание поверхностных токов по корпусам КА и приборов служат дополнительным источником наведения помех на сигнальные цепи.

Таким образом, эксплуатационные условия бортовой РЭА космических аппаратов определяются большим числом факторов различной природы. Можно выделить ряд независимых факторов (невесомость, микрометеориты), а остальные рассматривать с точки зрения радиационного и теплового воздействия, которые коррелируют между собой по влиянию на работу ЭРИ.

В связи с наличием многих факторов, каждый из которых может вызвать сбой или катастрофический отказ РЭА, влияние первых двух, а именно ИИ и плазмы, доминирует. Они в основном определяют отказы РЭА, с которыми трудно бороться путем конструирования.

Уровень радиационной стойкости РЭА космического аппарата, определенный по результатам измерений, должен соответствовать по дозовому фактору (0,6. 2) х Ю6 рад, что обусловлено образовавшимися в результате испытаний ядерных боеприпасов искусственными радиационными полями Земли.

Резкое увеличение потоков частиц в моменты мощных солнечных вспышек также может приводить к катастрофическим отказам и сбоям РЭА. Например, при солнечной вспышке 20 января 1994 г. возникли функциональные отказы в системе стабилизации спутника связи «Anik-El» [3].

Примером влияния радиационных эффектов является поведение КМОП БИС ОЗУ NEC 64 К при относительно спокойной радиационной обстановке. В этой БИС за неделю работы наблюдалось в среднем 2,4 сбоя и 0,76 эффектов «защелкивания» (так называемый «тиристорный» эффект) [4].

Показать весь текст
Заполнить форму текущей работой