Успешные испытания миниатюрного устройства защиты электронных бортовых систем спутников от воздействия космической радиации провели специалисты холдинга «Российские космические системы» (РКС, входит в Госкорпорацию «Роскосмос»). Экономичная и универсальная разработка обеспечит надежной радиационной защитой космические аппараты экомониторинга, навигации, связи, научного назначения — от CubeSat до межпланетных станций.
Развитие и усложнение аппаратуры для космоса, создание более сложных и многоэлементных микросхем закономерно повышает чувствительность приборов к радиации. Вырастает вероятность возникновения так называемого тиристорного эффекта, который на орбите может привести к сбою или даже отказу аппаратуры. Воздействие тяжелых заряженных частиц на электрические цепи спутника в течение нескольких миллисекунд способно привести к аномальному скачку напряжения и в итоге — частичному или полному выгоранию бортовых устройств.
Производители космической аппаратуры решают эту проблему поиском нетривиальных комбинаций электронных радиационно-стойких компонентов, из которых состоят бортовые системы. Следуя отраслевому тренду, инженеры РКС экспериментируют с оригинальными способами решения технических задач. Очередным результатом такого творческого подхода стало новое устройство: функциональное, надежное и требующее минимальных затрат на реализацию.
Ведущий инженер-исследователь отделения создания бортовых комплексов РКС Николай Петух:
«Привычный, традиционный процесс интеграции радзащиты в систему спутника — многомесячный процесс, требующий от компании значительных финансовых затрат. Поэтому о нашей новой разработке мы говорим как о „комплексном инженерном решении“ — оно обеспечит РКС оптимальную стоимость производства. Устройства собираются из технологических запасов — небольшого избытка высококачественных микрокомпонентов, которые закупаются приборостроительными компаниями для проектов. Наше инновационное решение обеспечивает максимальную радиационную защиту аппаратуры при минимальных обособленных финансовых и временных затратах».
Универсальное устройство размером 3×3 см интегрируется в электрические цепи узлов бортовой аппаратуры, ведет непрерывный мониторинг состояния входного и выходного тока напряжения, выявляет разрушающее воздействие радиации и оперативно проводит кратковременные отключения цепи продолжительностью от 5 микросекунд. Так удается избежать деградации бортовых компонентов.
Разработка РКС абсолютно универсальна, обладает гибкими настройками и может быть интегрирована в любую космическую аппаратуру: малые габариты позволяют использовать ее даже на борту CubeSat и других наноспутников.
Инженер-исследователь отдела радиационной стойкости РКС Степан Голованов:
«Мы провели четыре испытательные сессии: математическое, компьютерное, схемотехническое моделирование и испытания на лазере. Результаты тестов показали, что новая разработка успешно отрабатывает „тиристорный эффект“ с высокой скоростью и без потери работоспособности устройства, подвергнутого губительному воздействию. На сегодня это самый оптимальный способ обеспечения радиационной защиты на российском космическом рынке».
Новые устройства уже внедряются в производство бортовой аппаратуры перспективных навигационных космических аппаратов и спутников дистанционного зондирования Земли будущих поколений.