Часть 2: Зачем нужен «эталонный кусок солнца» и как считают погрешность
Продолжаю тему метрологии в фотоэнергетике.
Самый интересный вопрос: откуда имитатор вообще знает, что светит правильно?
Ответ — эталонный солнечный элемент.
Это калиброванный фотоприёмник с заранее известной спектральной чувствительностью.
Кладёшь его в рабочую зону имитатора, смотришь фототок, сравниваешь с расчётным значением для эталонного спектра — и по разнице корректируешь интенсивность лампы.
Для космических измерений (спектр AM0) и наземных (AM1.5) используют разные эталоны — у атмосферы Земли есть полосы поглощения H₂O, CO₂ и O₃, которые вырезают куски солнечного спектра.
Спектр на орбите и на земле — это буквально разные вещи.
Отдельная история — многопереходные солнечные элементы (GaInP/GaAs/Ge), которые сейчас стоят почти на всех спутниках.
У них три p-n перехода друг под другом, каждый ловит свой диапазон волн. Проблема в том, что они соединены последовательно через туннельные диоды — значит, итоговый ток ограничен самым слабым переходом.
Если спектр имитатора чуть смещён, один из трёх переходов даёт меньше тока, чем должен бы — и вся характеристика поедет в сторону, хотя физически с элементом всё в порядке.
Из-за этого у измерения тока короткого замыкания приходится считать неопределённость отдельно по источникам.
65% всей погрешности дают именно характеристики самого имитатора — однородность, спектральное несоответствие, нестабильность во времени.
Эталон и образец вместе добавляют всего около 15%. То есть главный источник ошибки — не солнечный элемент, который измеряют, а лампа, которая его светит.
Вот почему хорошая метрологическая лаборатория стоит как небольшой завод. 🔬
Инженерная комната
Рамиль Гайнутдинов
Продолжаю тему метрологии в фотоэнергетике.
Самый интересный вопрос: откуда имитатор вообще знает, что светит правильно?
Ответ — эталонный солнечный элемент.
Это калиброванный фотоприёмник с заранее известной спектральной чувствительностью.
Кладёшь его в рабочую зону имитатора, смотришь фототок, сравниваешь с расчётным значением для эталонного спектра — и по разнице корректируешь интенсивность лампы.
Для космических измерений (спектр AM0) и наземных (AM1.5) используют разные эталоны — у атмосферы Земли есть полосы поглощения H₂O, CO₂ и O₃, которые вырезают куски солнечного спектра.
Спектр на орбите и на земле — это буквально разные вещи.
Отдельная история — многопереходные солнечные элементы (GaInP/GaAs/Ge), которые сейчас стоят почти на всех спутниках.
У них три p-n перехода друг под другом, каждый ловит свой диапазон волн. Проблема в том, что они соединены последовательно через туннельные диоды — значит, итоговый ток ограничен самым слабым переходом.
Если спектр имитатора чуть смещён, один из трёх переходов даёт меньше тока, чем должен бы — и вся характеристика поедет в сторону, хотя физически с элементом всё в порядке.
Из-за этого у измерения тока короткого замыкания приходится считать неопределённость отдельно по источникам.
65% всей погрешности дают именно характеристики самого имитатора — однородность, спектральное несоответствие, нестабильность во времени.
Эталон и образец вместе добавляют всего около 15%. То есть главный источник ошибки — не солнечный элемент, который измеряют, а лампа, которая его светит.
Вот почему хорошая метрологическая лаборатория стоит как небольшой завод. 🔬
Инженерная комната
Рамиль Гайнутдинов
❤4
Как-то я разбирал ремонт космических аппаратов на орбите. Сейчас на наших глазах будет разворачиваться миссия по спасению КА.
Телескоп Swift — научный актив, который изучает гамма-всплески с 2004 года — теряет высоту из-за возросшей солнечной активности и атмосферного торможения.
У него нет двигателей, и без вмешательства он войдёт в атмосферу.
И есть такая фирма Katalyst Space получившая контракт в сентябре 2025.
Эти ребята должны успеть собрать спасательный аппарат меньше чем за год — это будет первая в истории стыковка коммерческого робота с государственным спутником, который вообще не проектировался для обслуживания на орбите.
У Swift нет ни ответной части разъёма, ни предусмотренных точек захвата — LINK должен ухватиться буквально за то, что есть на корпусе.
Его многослойная теплоизоляция это тонкие слои каптона с напылением металла.
Более чем за 20 лет на орбите она могла стать хрупкой от постоянных перепадов температур и радиации.
Полимер в буквальном смысле деградирует на молекулярном уровне, теряет эластичность и трескается.
Именно так и произошло с Hubble — трещины на его теплоизоляции нашли уже через 7 лет на орбите.
Запуск назначен на 27 июня — аппарат LINK уже интегрирован в ракету Pegasus XL.
Ракету сбросят с самолёта Stargazer на высоте 12 км — это единственный носитель, который укладывается в нужную орбиту, сроки и бюджет.
После запуска — несколько недель на проверку систем, затем сближение с Swift и на операции захвата, а затем подъём орбиты, который займёт несколько месяцев.
Время поджимает: к октябрю Swift может опуститься ниже 300 км — и тогда LINK его уже не достанет.
Инженерная комната
Рамиль Гайнутдинов
Телескоп Swift — научный актив, который изучает гамма-всплески с 2004 года — теряет высоту из-за возросшей солнечной активности и атмосферного торможения.
У него нет двигателей, и без вмешательства он войдёт в атмосферу.
И есть такая фирма Katalyst Space получившая контракт в сентябре 2025.
Эти ребята должны успеть собрать спасательный аппарат меньше чем за год — это будет первая в истории стыковка коммерческого робота с государственным спутником, который вообще не проектировался для обслуживания на орбите.
У Swift нет ни ответной части разъёма, ни предусмотренных точек захвата — LINK должен ухватиться буквально за то, что есть на корпусе.
Его многослойная теплоизоляция это тонкие слои каптона с напылением металла.
Более чем за 20 лет на орбите она могла стать хрупкой от постоянных перепадов температур и радиации.
Полимер в буквальном смысле деградирует на молекулярном уровне, теряет эластичность и трескается.
Именно так и произошло с Hubble — трещины на его теплоизоляции нашли уже через 7 лет на орбите.
Запуск назначен на 27 июня — аппарат LINK уже интегрирован в ракету Pegasus XL.
Ракету сбросят с самолёта Stargazer на высоте 12 км — это единственный носитель, который укладывается в нужную орбиту, сроки и бюджет.
После запуска — несколько недель на проверку систем, затем сближение с Swift и на операции захвата, а затем подъём орбиты, который займёт несколько месяцев.
Время поджимает: к октябрю Swift может опуститься ниже 300 км — и тогда LINK его уже не достанет.
Инженерная комната
Рамиль Гайнутдинов
❤🔥4❤2🔥1
Что почитать инженеру при проектировании, а в будущем и для испытаний космического аппарата?
Сегодня очень краткая сводка по литературе:
1. Анализ видов, последствий и критичности отказов. Оно же АВПКО или FMEA.
Неплохая методичка
И конечно же ГОСТ 27.310-95
Сюда добавляется FMEDA и FMECA.
2. Локализация повреждений, устранение, реконфигурация.
На западе FDIR.
Книжка на английском в комментах, на русском есть только ее часть.
3. NASA Systems Engineering Handbook - это вообще база
Инженерная комната
Рамиль Гайнутдинов
Сегодня очень краткая сводка по литературе:
1. Анализ видов, последствий и критичности отказов. Оно же АВПКО или FMEA.
Неплохая методичка
И конечно же ГОСТ 27.310-95
Сюда добавляется FMEDA и FMECA.
2. Локализация повреждений, устранение, реконфигурация.
На западе FDIR.
Книжка на английском в комментах, на русском есть только ее часть.
3. NASA Systems Engineering Handbook - это вообще база
Инженерная комната
Рамиль Гайнутдинов
🦄7
Сделать серию постов с подборкой методов и нормативов по испытаниями космической техники?
Anonymous Poll
87%
Да
11%
Нет
2%
Предложу в комменты
Испытаний космической техники. Часть 1. Термовакуумные испытания.
Изделия космической техники с самого начала ее существования подвергаются различного рода испытаниям.
Это делается в первую очередь для того, чтобы удостовериться в том, что спроектированное изделие выдержит космический полет. Для этих испытаний, как правило, используются опытные образцы, габаритно-массовые макеты и т.п.
С ними можно делать все, что душе угодно – бить, греть, охлаждать, выдавать разные команды и все в таком духе.
Но сначала предлагаю обрисовать основные виды испытаний, которые проходит любой космический аппарат, чтобы быть допущенным к запуску (непутаем: пуск ракеты – запуск корабля/аппарата).
При этом я обещал, что буду сопровождать посты нормативными документами, что надеюсь будет полезно и интересно.
Начнем с термовакуумных испытаний.
Любой полет аппарата сопровождается радикальной сменой температур: из тени на солнце и обратно. Поэтому отправлять железо, не убедившись в том, что ему будет там приятно по температуре не прокатит.
Поэтому аппарат/блок/прибор ставят в термовакуумную камеру, откачивают оттуда воздух, чтобы образовать полный вакуум.
После этого начинается циклограмма работы термокамеры. Придумывать велосипед не буду и воспользуюсь фразой из ГОСТ: Целью ТВИ является проверка электрических характеристик оборудования АКА в условиях вакуума и при имитации экстремальных или близких к ним прогнозируемых для полета значений температуры.
Тут можно нагружать изделие крайними полками по температуре (максимально низкой и максимально высокой температурой) либо имитировать температурное распределение как на витке. Терминология данного вида испытаний описывается в ГОСТ Р 56469— 2015 на Термобалансные и термовакуумные испытания.
В следующем посте про вибрацию и удары.
Инженерная комната
Рамиль Гайнутдинов
Изделия космической техники с самого начала ее существования подвергаются различного рода испытаниям.
Это делается в первую очередь для того, чтобы удостовериться в том, что спроектированное изделие выдержит космический полет. Для этих испытаний, как правило, используются опытные образцы, габаритно-массовые макеты и т.п.
С ними можно делать все, что душе угодно – бить, греть, охлаждать, выдавать разные команды и все в таком духе.
Но сначала предлагаю обрисовать основные виды испытаний, которые проходит любой космический аппарат, чтобы быть допущенным к запуску (непутаем: пуск ракеты – запуск корабля/аппарата).
При этом я обещал, что буду сопровождать посты нормативными документами, что надеюсь будет полезно и интересно.
Начнем с термовакуумных испытаний.
Любой полет аппарата сопровождается радикальной сменой температур: из тени на солнце и обратно. Поэтому отправлять железо, не убедившись в том, что ему будет там приятно по температуре не прокатит.
Поэтому аппарат/блок/прибор ставят в термовакуумную камеру, откачивают оттуда воздух, чтобы образовать полный вакуум.
После этого начинается циклограмма работы термокамеры. Придумывать велосипед не буду и воспользуюсь фразой из ГОСТ: Целью ТВИ является проверка электрических характеристик оборудования АКА в условиях вакуума и при имитации экстремальных или близких к ним прогнозируемых для полета значений температуры.
Тут можно нагружать изделие крайними полками по температуре (максимально низкой и максимально высокой температурой) либо имитировать температурное распределение как на витке. Терминология данного вида испытаний описывается в ГОСТ Р 56469— 2015 на Термобалансные и термовакуумные испытания.
В следующем посте про вибрацию и удары.
Инженерная комната
Рамиль Гайнутдинов
👍10❤🔥1❤1
ГЧП в космосе 🛰📡
Вчера послушал интересную панельную дискуссию на тему: «Возможности применения механизмов ГЧП и офсетных контрактов в космической отрасли. Страхование космической техники, пусковых услуг и киберрисков». Организатором мероприятия выступило АНО «Национальный центр космических компетенций» при поддержке юридической компании Nextons. Про страхование писать не буду, останавлюсь на государственно-частном партнерстве.
Формирование механизмов ГЧП в космонавтике позволит преодолевать многие барьеры и реализовавать стратегически важные, но капиталлоемкие и рисковые проекты. Такое направление в отрасли только формируется, однако сулит много преимуществ как государству, так и отечественным развивающимся частным космическим компаниям.
В чем суть? ГЧП — это форма долгосрочного сотрудничества, при которой государство и частный партнер совместно создают, финансируют, эксплуатируют или развивают объекты космической инфраструктуры (наземка + спутники) и космические сервисы, распределяя между собой риски, ответственность и доходы. Есть ещё это разновидность ГЧП - концессия, при которой государство предоставляет частному партнеру право создать или модернизировать объект космической инфраструктуры (например, наземный комплекс, центр обработки спутниковых данных или испытательный центр) и эксплуатировать его в течение установленного срока, возвращая свои инвестиции и, например, банковское финансирование, после чего объект остается в государственной собственности или возвращается государству в соответствии с условиями соглашения.
В чем плюсы:
Привлечение внебюджетных инвестиций — снижение нагрузки на федеральный бюджет за счет финансирования части проектов частными инвесторами.
Ускорение создания инфраструктуры — более быстрое строительство наземных станций, испытательных комплексов, центров обработки данных и производственных объектов.
Разделение рисков — финансовые, строительные и эксплуатационные риски распределяются между государством и частным партнером.
Повышение эффективности управления — частный сектор заинтересован в соблюдении сроков, оптимизации затрат и внедрении современных методов управления.
Формирование новых рынков и сервисов, ускорение коммерциализации — бизнес при поддержке государства быстрее выводит космические технологии на рынок, развивает экспорт и новые коммерческие сервисы. Государство на себя берет риски неокупаемости на начальном этапе или на всем периоде проекта.
Долгосрочные гарантии для инвесторов — концессионные соглашения и соглашения о ГЧП позволяют обеспечить предсказуемую модель возврата инвестиций при сохранении государственного контроля над стратегически важной космической инфраструктурой.
Вчера послушал интересную панельную дискуссию на тему: «Возможности применения механизмов ГЧП и офсетных контрактов в космической отрасли. Страхование космической техники, пусковых услуг и киберрисков». Организатором мероприятия выступило АНО «Национальный центр космических компетенций» при поддержке юридической компании Nextons. Про страхование писать не буду, останавлюсь на государственно-частном партнерстве.
Формирование механизмов ГЧП в космонавтике позволит преодолевать многие барьеры и реализовавать стратегически важные, но капиталлоемкие и рисковые проекты. Такое направление в отрасли только формируется, однако сулит много преимуществ как государству, так и отечественным развивающимся частным космическим компаниям.
В чем суть? ГЧП — это форма долгосрочного сотрудничества, при которой государство и частный партнер совместно создают, финансируют, эксплуатируют или развивают объекты космической инфраструктуры (наземка + спутники) и космические сервисы, распределяя между собой риски, ответственность и доходы. Есть ещё это разновидность ГЧП - концессия, при которой государство предоставляет частному партнеру право создать или модернизировать объект космической инфраструктуры (например, наземный комплекс, центр обработки спутниковых данных или испытательный центр) и эксплуатировать его в течение установленного срока, возвращая свои инвестиции и, например, банковское финансирование, после чего объект остается в государственной собственности или возвращается государству в соответствии с условиями соглашения.
В чем плюсы:
Привлечение внебюджетных инвестиций — снижение нагрузки на федеральный бюджет за счет финансирования части проектов частными инвесторами.
Ускорение создания инфраструктуры — более быстрое строительство наземных станций, испытательных комплексов, центров обработки данных и производственных объектов.
Разделение рисков — финансовые, строительные и эксплуатационные риски распределяются между государством и частным партнером.
Повышение эффективности управления — частный сектор заинтересован в соблюдении сроков, оптимизации затрат и внедрении современных методов управления.
Формирование новых рынков и сервисов, ускорение коммерциализации — бизнес при поддержке государства быстрее выводит космические технологии на рынок, развивает экспорт и новые коммерческие сервисы. Государство на себя берет риски неокупаемости на начальном этапе или на всем периоде проекта.
Долгосрочные гарантии для инвесторов — концессионные соглашения и соглашения о ГЧП позволяют обеспечить предсказуемую модель возврата инвестиций при сохранении государственного контроля над стратегически важной космической инфраструктурой.
❤2🔥2🤣1
Испытания космической техники. Часть 2. Вибромеханические испытания.
При выведении ракетой-носителем все, что прикручено к ней испытывает удары и вибрации, поэтому перед креплением к носителю, необходимо доказать, что спутник не развалится и не повредит своими осколками другие аппараты.
Всегда создают габаритно-массовый макет, вибрационный (у него есть разные имена) для этих испытаний и все удары, вибрации воспроизводятся на нем.
Одно из фото как раз показывает, как аппарат закреплен на оснастке для испытаний.
В этот момент к изделию подключены различные датчики для фиксирования амплитуд и частот колебаний.
Инженерная комната
Рамиль Гайнутдинов
При выведении ракетой-носителем все, что прикручено к ней испытывает удары и вибрации, поэтому перед креплением к носителю, необходимо доказать, что спутник не развалится и не повредит своими осколками другие аппараты.
Всегда создают габаритно-массовый макет, вибрационный (у него есть разные имена) для этих испытаний и все удары, вибрации воспроизводятся на нем.
Одно из фото как раз показывает, как аппарат закреплен на оснастке для испытаний.
В этот момент к изделию подключены различные датчики для фиксирования амплитуд и частот колебаний.
Инженерная комната
Рамиль Гайнутдинов
🤯4👍3👀2
Испытания космической техники.
Часть 3.
Испытания на электромагнитную совместимость.
Каждый прибор состоит из набора плат и проводов, по которым течет напряжение цепей питания, информационных и измерительных интерфейсов.
И когда прибор работает в одиночку, то он в целом может себя неплохо чувствовать и электромагнитные волны, которые создаются внутри/вокруг него не особо влияют на его автономную работу.
Но когда приборы начинают ставить на КА, то начинается магия.
Ведь там есть еще и антенны командной, высокоскоростной радиолинии, приемники ГНСС и т.д и т.п.
А как мы знаем это все электромагнитные волны, только разной частоты.
И получается, что по сути аппарат со всеми приборами образует большую микроволновку, которая шпарит разными электромагнитными волнами.
Для того чтобы убедиться что приборы при определений компоновке и сборке не будут влиять друг на друга при одновременной работе и не будут создавать помех или наводок, проводят испытания на электромагнитную совместимость.
Но испытания проводят не только для этого.
🛰️В рамках таких проверок еще можно:
-проверить что сам аппарат устойчив к внешним электромагнитным воздействиям разного рода (всплескам, импульсам, помехам, сигналам);
-как ведут себя антенные тракты (их характеристики, фактические диаграммы направленности);
-устойчивую работоспособность приборов;
-пробить аппарат статикой.
Испытания проводятся в большой безэховой камере, каждая стена которой обшита пирамидальными радиопоглощающими материалами.
Здесь электромагнитную волну можно сравнить с криком в пустом помещении.
📡Внутри камеры так же находятся генераторы сигналов, имитаторы наземной станции (модемы), усилители, аттенюаторы, спектроанализаторы,иногда поворотный стол для КА, на котором аппарат можно крутить.
От вращения зависит поляризация антенн.
📑Если говорить про нормативные документы, которые описывают порядок проведения таких испытаний, то они есть в ГОСТ Р 56529-2015 и ГОСТ Р 72096-2025. Из зарубежных аналогов это MIL-STD-461F или ECSS-E-ST-20-07C
*Доки в комментариях к посту.
Инженерная комната
Рамиль Гайнутдинов
Часть 3.
Испытания на электромагнитную совместимость.
Каждый прибор состоит из набора плат и проводов, по которым течет напряжение цепей питания, информационных и измерительных интерфейсов.
И когда прибор работает в одиночку, то он в целом может себя неплохо чувствовать и электромагнитные волны, которые создаются внутри/вокруг него не особо влияют на его автономную работу.
Но когда приборы начинают ставить на КА, то начинается магия.
Ведь там есть еще и антенны командной, высокоскоростной радиолинии, приемники ГНСС и т.д и т.п.
А как мы знаем это все электромагнитные волны, только разной частоты.
И получается, что по сути аппарат со всеми приборами образует большую микроволновку, которая шпарит разными электромагнитными волнами.
Для того чтобы убедиться что приборы при определений компоновке и сборке не будут влиять друг на друга при одновременной работе и не будут создавать помех или наводок, проводят испытания на электромагнитную совместимость.
Но испытания проводят не только для этого.
🛰️В рамках таких проверок еще можно:
-проверить что сам аппарат устойчив к внешним электромагнитным воздействиям разного рода (всплескам, импульсам, помехам, сигналам);
-как ведут себя антенные тракты (их характеристики, фактические диаграммы направленности);
-устойчивую работоспособность приборов;
-пробить аппарат статикой.
Испытания проводятся в большой безэховой камере, каждая стена которой обшита пирамидальными радиопоглощающими материалами.
Здесь электромагнитную волну можно сравнить с криком в пустом помещении.
📡Внутри камеры так же находятся генераторы сигналов, имитаторы наземной станции (модемы), усилители, аттенюаторы, спектроанализаторы,иногда поворотный стол для КА, на котором аппарат можно крутить.
От вращения зависит поляризация антенн.
📑Если говорить про нормативные документы, которые описывают порядок проведения таких испытаний, то они есть в ГОСТ Р 56529-2015 и ГОСТ Р 72096-2025. Из зарубежных аналогов это MIL-STD-461F или ECSS-E-ST-20-07C
*Доки в комментариях к посту.
Инженерная комната
Рамиль Гайнутдинов
👍4
🚀 Испытания космической техники. Часть 4.1.
Испытания на радиационную стойкость
💬 В комментариях был запрос осветить тему радиационной стойкости.
Так как серьезные космические аппараты функционируют на орбите минимум 3 года, а некоторые — 15–20 лет, за это время с приборами внутри КА могут происходить различные эффекты, вызванные воздействием космической радиации.
Для начала стоит разобраться, какие вообще явления возникают из-за радиации в космическом пространстве.
Их можно разделить на три основные категории.
1️⃣ Суммарная накопленная доза (измеряется в зивертах)
Со временем металл и электронные компоненты накапливают излучение различных спектров, что постепенно приводит к деградации электронной аппаратуры.
Основной способ защиты — увеличение толщины корпуса прибора.
2️⃣ Выбивание атома из кристаллической решетки
Это приводит к образованию дефекта Френкеля, при котором возникают вакансия и междоузельный атом.
Не буду подробно останавливаться на физике процесса — при желании об этом можно почитать отдельно.
Практические последствия намного интереснее:
• снижается мощность, вырабатываемая солнечными батареями, поскольку нарушается структура кремния;
• увеличивается уровень шума матриц в оптических системах.
3️⃣ Эффекты одиночных событий
На мой взгляд, это самая опасная категория.
Именно такие события могут привести к изменению режима работы космического аппарата. Например, случайная заряженная частица способна переключить какой-нибудь транзистор.
Или другой сценарий: частица попадает в ячейку памяти — и вот вы уже не можете достучаться до прибора или получить телеметрию, записанную за виток.
Из более неприятных примеров — защелкивание тиристора в КМОП, которое приводит к повышенному потреблению тока и последующему выходу микросхемы из строя.
На самом деле третья категория — эффекты одиночных событий — очень обширна. По ней вполне можно прочитать отдельную лекцию.
Инженерная комната
Рамиль Гайнутдинов
Испытания на радиационную стойкость
💬 В комментариях был запрос осветить тему радиационной стойкости.
Так как серьезные космические аппараты функционируют на орбите минимум 3 года, а некоторые — 15–20 лет, за это время с приборами внутри КА могут происходить различные эффекты, вызванные воздействием космической радиации.
Для начала стоит разобраться, какие вообще явления возникают из-за радиации в космическом пространстве.
Их можно разделить на три основные категории.
1️⃣ Суммарная накопленная доза (измеряется в зивертах)
Со временем металл и электронные компоненты накапливают излучение различных спектров, что постепенно приводит к деградации электронной аппаратуры.
Основной способ защиты — увеличение толщины корпуса прибора.
2️⃣ Выбивание атома из кристаллической решетки
Это приводит к образованию дефекта Френкеля, при котором возникают вакансия и междоузельный атом.
Не буду подробно останавливаться на физике процесса — при желании об этом можно почитать отдельно.
Практические последствия намного интереснее:
• снижается мощность, вырабатываемая солнечными батареями, поскольку нарушается структура кремния;
• увеличивается уровень шума матриц в оптических системах.
3️⃣ Эффекты одиночных событий
На мой взгляд, это самая опасная категория.
Именно такие события могут привести к изменению режима работы космического аппарата. Например, случайная заряженная частица способна переключить какой-нибудь транзистор.
Или другой сценарий: частица попадает в ячейку памяти — и вот вы уже не можете достучаться до прибора или получить телеметрию, записанную за виток.
Из более неприятных примеров — защелкивание тиристора в КМОП, которое приводит к повышенному потреблению тока и последующему выходу микросхемы из строя.
На самом деле третья категория — эффекты одиночных событий — очень обширна. По ней вполне можно прочитать отдельную лекцию.
Инженерная комната
Рамиль Гайнутдинов
🔥7⚡3🤔1
Испытания космической техники. Часть 4.2.
Испытания на радиационную стойкость.
Продолжим тему испытаний на радиационную стойкость.
Обычно КА целиком на воздействие радиации не испытывают. Создать среду, которая достоверно воспроизводила бы радиационную обстановку и накопленную за годы эксплуатации на орбите дозу, крайне сложно.
Поэтому испытания проходят отдельные приборы и микросхемы, входящие в состав космического аппарата, в специализированных испытательных установках.
☢️ Испытания на суммарную накопленную дозу
Испытание проводится постепенно.
Например, если микросхема рассчитана условно на 100 кРад, то ее не облучают сразу полной дозой.
Сначала подают 10 кРад, затем проверяют работоспособность. После этого 20–30 кРад, снова проводят контроль, и так продолжается до достижения требуемой дозы.
В подобных установках источником гамма-излучения обычно служит кобальт-60.
⚛️ Испытания на повреждение кристаллической решетки
На этом этапе задача уже другая.
Если при испытании на накопленную дозу важно получить определенное количество поглощенного излучения, то здесь необходимо повредить кристаллическую решетку материала.
Для этого используют ускорители протонов или нейтронов.
Образец помещают на пути пучка частиц и облучают потоком с заранее заданной энергией и флюенсом (числом частиц, прошедших через единицу площади).
После каждого этапа измеряют основные параметры устройства и сравнивают их с первоначальными значениями.
Например, для солнечных батарей определяют снижение выходной мощности и КПД, для фотодиодов и CMOS/CCD-матриц — рост темнового тока и уровня шумов, для лазерных диодов — уменьшение оптической мощности.
⚡ Испытания на эффекты одиночных событий
Такие испытания проводят на ускорителях тяжелых ионов или протонов.
Здесь уже необходимо дождаться попадания высокоэнергетической частицы, способной вызвать сбой или отказ электронного компонента, чтобы оценить его поведение.
Во время испытаний непрерывно контролируются:
• правильность выполнения вычислений;
• содержимое ячеек памяти;
• ток потребления;
• и многие другие параметры.
При попадании частицы все возникающие ошибки сразу фиксируются, после чего по их характеру определяется, какой именно эффект одиночного события произошел.
💡 Самое интересное — во время подобных испытаний инженеры буквально ждут попадания одной единственной частицы.
Один тяжелый ион, проходящий через область размером всего несколько микрометров, способен вызвать сбой, который определит пригодность микросхемы для многолетней работы в космосе.
Именно поэтому испытания проводятся под непрерывным контролем параметров устройства и требуют высокой точности как при формировании пучка частиц, так и при регистрации каждого события.
Если вибрационные испытания моделируют минуты запуска, а термовакуумные — условия космоса, то радиационные испытания моделируют годы эксплуатации.
Инженеры буквально сжимают время: многолетнее воздействие космической радиации воспроизводится в лаборатории всего за несколько часов или дней.
Инженерная комната
Рамиль Гайнутдинов
Испытания на радиационную стойкость.
Продолжим тему испытаний на радиационную стойкость.
Обычно КА целиком на воздействие радиации не испытывают. Создать среду, которая достоверно воспроизводила бы радиационную обстановку и накопленную за годы эксплуатации на орбите дозу, крайне сложно.
Поэтому испытания проходят отдельные приборы и микросхемы, входящие в состав космического аппарата, в специализированных испытательных установках.
☢️ Испытания на суммарную накопленную дозу
Испытание проводится постепенно.
Например, если микросхема рассчитана условно на 100 кРад, то ее не облучают сразу полной дозой.
Сначала подают 10 кРад, затем проверяют работоспособность. После этого 20–30 кРад, снова проводят контроль, и так продолжается до достижения требуемой дозы.
В подобных установках источником гамма-излучения обычно служит кобальт-60.
⚛️ Испытания на повреждение кристаллической решетки
На этом этапе задача уже другая.
Если при испытании на накопленную дозу важно получить определенное количество поглощенного излучения, то здесь необходимо повредить кристаллическую решетку материала.
Для этого используют ускорители протонов или нейтронов.
Образец помещают на пути пучка частиц и облучают потоком с заранее заданной энергией и флюенсом (числом частиц, прошедших через единицу площади).
После каждого этапа измеряют основные параметры устройства и сравнивают их с первоначальными значениями.
Например, для солнечных батарей определяют снижение выходной мощности и КПД, для фотодиодов и CMOS/CCD-матриц — рост темнового тока и уровня шумов, для лазерных диодов — уменьшение оптической мощности.
⚡ Испытания на эффекты одиночных событий
Такие испытания проводят на ускорителях тяжелых ионов или протонов.
Здесь уже необходимо дождаться попадания высокоэнергетической частицы, способной вызвать сбой или отказ электронного компонента, чтобы оценить его поведение.
Во время испытаний непрерывно контролируются:
• правильность выполнения вычислений;
• содержимое ячеек памяти;
• ток потребления;
• и многие другие параметры.
При попадании частицы все возникающие ошибки сразу фиксируются, после чего по их характеру определяется, какой именно эффект одиночного события произошел.
💡 Самое интересное — во время подобных испытаний инженеры буквально ждут попадания одной единственной частицы.
Один тяжелый ион, проходящий через область размером всего несколько микрометров, способен вызвать сбой, который определит пригодность микросхемы для многолетней работы в космосе.
Именно поэтому испытания проводятся под непрерывным контролем параметров устройства и требуют высокой точности как при формировании пучка частиц, так и при регистрации каждого события.
Если вибрационные испытания моделируют минуты запуска, а термовакуумные — условия космоса, то радиационные испытания моделируют годы эксплуатации.
Инженеры буквально сжимают время: многолетнее воздействие космической радиации воспроизводится в лаборатории всего за несколько часов или дней.
Инженерная комната
Рамиль Гайнутдинов
👍7🔥3
🚀 Испытания космической техники. Часть 4.3.
Испытания на радиационную стойкость
В продолжение постов по рад. испытаниями прикладываю подборку нормативных документов и методичек по радиационным испытаниям.
1. ГОСТ 56515-2015 по требованиям защищенности к факторам космического пространства
2. ГОСТ 25645.204-83 по рад. безопасности экипажа в космосе – полезно с точки зрения понимания проектировочных расчетов.
3. ГОСТ Р 25645.335-94 как справочник по характеристикам по гамма-излучению
Из зарубежной литературы:
ECSS-Q-ST-60-15C Rev.1 устанавливает стандарт по рад. защите ЭКБ в космосе.
Инженерная комната
Рамиль Гайнутдинов
Испытания на радиационную стойкость
В продолжение постов по рад. испытаниями прикладываю подборку нормативных документов и методичек по радиационным испытаниям.
1. ГОСТ 56515-2015 по требованиям защищенности к факторам космического пространства
2. ГОСТ 25645.204-83 по рад. безопасности экипажа в космосе – полезно с точки зрения понимания проектировочных расчетов.
3. ГОСТ Р 25645.335-94 как справочник по характеристикам по гамма-излучению
Из зарубежной литературы:
ECSS-Q-ST-60-15C Rev.1 устанавливает стандарт по рад. защите ЭКБ в космосе.
Инженерная комната
Рамиль Гайнутдинов
🔥6👍1