Институт вычислительного моделирования ФИЦ Красноярский научный центр СО РАН совместно с АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнёва и НПО «Центротех» создали новое поколение теплоотводящих панелей для космических аппаратов, которые позволят увеличить мощность и компактность бортовой электроники.
«Внешне они выглядят как плоские металлические панели, но очень хорошо переносят тепло. Например, если установить их на поверхность, а сбоку поместить источники тепла, например, платы с электронными радиоэлементами (мощные транзисторы, микросхемы, процессоры и так далее), последние не будут перегреваться. Производимое ими тепло станет эффективно распределяться по поверхности. Перепад температур вдоль платы будет составлять доли градуса – градус, — рассказывает заместитель директора по инновационной деятельности ИВМ СО РАН кандидат физико-математических наук Денис Александрович Нестеров. — Дело в том, что разработанные нами теплоотводящие панели представляют собой не простой материал, а сложное устройство. То, что мы видим снаружи — это очень тонкая, прочная плоская стенка, внутри которой заключена специальная регулируемая структура из пористых материалов, металлов, и в ней содержится небольшое количество жидкого теплоносителя. Из этой конструкции откачивают воздух, после чего она герметизируется, и получается такая легкая панель. В результате, когда к любой области подводится тепло, внутри пористой структуры начинается испарение теплоносителя. Он распределяется по специальным каналам по всей поверхности, уносит тепло, конденсирует и возвращает обратно».
Принцип работы этих панелей примерно такой же, как у тепловых трубок, которые сейчас используются в компьютерах для охлаждения процессоров. Правде те переносят тепло вдоль одного направления, здесь же очень сложная геометрия, позволяющая распределять его по всей двухмерной площади панели. На основе таких изделий можно строить системы теплоотвода, охлаждения, терморегулирования космических аппаратов. Их внедрение позволяет не только уменьшить температуру бортовой электроники, но и в разы увеличить её мощность (если раньше на условный блок можно было устанавливать электронные платы мощностью в 10—15 Вт, то теперь — 100—120 Вт). При этом элементы могут быть расположены более компактно.
«Мы работаем в этом направлении несколько лет, и у нас сложилась кооперация трёх организаций. «ИСС» им. М.Ф. Решетнёва проектирует спутники, бортовая электроника становится все мощнее и компактнее, поэтому перед предприятием встаёт задача совершенствования систем отвода тепла. За Институтом вычислительного моделирования СО РАН — идея, расчет, моделирование и эксперименты. НПО «Центротех» (Новоуральск) умеет работать с пористыми материалами и конструкциями», — говорит учёный.
Первые такие системы были созданы несколько лет назад, они уже внедрены в современные космические аппараты, выведенные на орбиту. К настоящему времени «созрела» новая модификация панелей — на основе титана, которая позволяет не только увеличивать мощность бортовой аппаратуры, но и на 10—20 % экономить её массу.
«Новые образцы пришли к нам на прошлой неделе из Новоуральска. Мы их проверим, и, если характеристики именно такие, как мы и задумывали, их встроят в новую версию аппаратуры, а значит, приборы в космосе станут ещё мощнее, компактнее и надежнее», — сообщает Денис Нестеров.
«Наука в Сибири»
