В ИСЭ СО РАН разрабатывают систему диагностики бортовой аппаратуры спутников

 
Важнейшая задача, стоящая перед разработчиками — поиск путей предотвращения преждевременных поломок и увеличение срока службы космических аппаратов
 
Основной причиной выхода подобных объектов из строя являются факторы космического пространства, однако в ряде случаев эту проблему можно решить, если удастся предотвратить электрический пробой и дугу в электрических цепях. С каждым годом наращивается энергоемкость космических спутников, и сейчас бортовые напряжения достигают 100 вольт, что в три раза выше порога дугообразования. Увеличение напряжения резко повышает риск зажигания вакуумной дуги, которое неизбежно вызывает сбой в работе оборудования или даже его разрушение.
 
Еще с 2013 года в Институте сильноточной электроники СО РАН ведется разработка методов комплексной диагностики бортовой аппаратуры космических аппаратов на предмет ее устойчивости к дугообразованию. В рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014—2020 годы» выполняются прикладные научные исследования, инициированные технологической платформой «Национальная информационная спутниковая система». Масштабный проект объединяет ученых и разработчиков из ИСЭ СО РАН, томских вузов — Томского политехнического университета, Томского государственного университета и Томского университета систем управления и радиоэлектроники, а индустриальным партнером являются «Информационные спутниковые системы» им. М.Ф. Решетнёва».
 
В конце 2015-го — начале нынешнего года были получены значимые результаты. В ИСЭ СО РАН создан экспериментальный комплекс — образец рабочего места специалиста: с помощью уникального дефектоскопического оборудования можно протестировать детали аппаратуры на вероятность образования вакуумной дуги и исследовать электроразрядные процессы, которые могут происходить внутри космического корабля.
 
Александр Батраков— Благодаря этому комплексу мы можем обнаружить дефекты диаметром около 100 микрон и более, — поясняет руководитель проекта Александр Батраков, зав. лабораторией вакуумной электроники ИСЭ СО РАН. — Что же касается дефектов с меньшим диаметром, то в условиях космоса они не представляют собой угрозы и не вызывают сбоев в работе оборудования. Таким образом, еще на этапе производства космического аппарата риски возникновения источников дугообразования вследствие дефектов производства можно свести практически к нулю.
 
В 2017 году планируется передача опытных образцов в НПЦ «Полюс», где продолжится отработка и доведение до использования в производстве методики тестирования бортовой электронной аппаратуры в рамках опытно-конструкторской работы. Планируется использование этих образцов оборудования при создании спутника связи для нужд Министерства обороны РФ.
 
В Институте сильноточной электроники СО РАН уже начаты исследования по другому значимому направлению — обнаружению вакуумной дуги не на этапе производства, а в условиях реального космоса. Принципиально важно «поймать» ее еще до того момента, когда возникнувший пробой повлечет за собой фатальные последствия — поломку оборудования. А такие ситуации, когда дуга возникает внезапно, могут произойти из-за увеличения радиационного фона или удара микрометеорита о корпус аппарата.
 
— В основе этих исследований лежат достижения фундаментальной физики — метод анализа спектра шумов, — говорит Александр Владимирович. — Нами планируется разработка опытных телеметрических систем, которые будут следить за появлением сигналов дуги в условиях эксплуатации аппарата в космосе. Когда с их помощью она все же будет обнаружена на каком-то конкретном участке, то он должен быть экстренно выведен из эксплуатации и заменен резервным: это позволит продлить время бесперебойной работы космического аппарата.
 
Планируется, что это направление будет развиваться в рамках ФЦП «Развитие оборонно-промышленного комплекса Российской Федерации». Это значит, что и в ближайшие годы в ИСЭ СО РАН будут продолжены исследования и разработки, связанные с космической тематикой.
 
Ольга Булгакова, Томский научный центр СО РАН