Ученые ищут пути удешевления исследования космоса

Ученые Самарского национального исследовательского университета (правопреемник Самарского государственного аэрокосмического университета - СГАУ) создали комплект научной аппаратуры, который поможет сделать исследования космоса более доступными. Он называется “датчик частиц ДЧ-01” и установлен на борту космического аппарата “Аист-2Д”, созданного учеными университета и специалистами РКЦ “Прогресс”. Вместе с “Аистом-2Д” ДЧ-01 в конце апреля отправится в космос во время первой пусковой кампании с нового российского космодрома Восточный.
 

«Датчик частиц ДЧ-01 представляет собой бортовую мини-лабораторию по изучению влияния факторов космического пространства на материалы и покрытия, а также на оптические элементы и микросхемы. Он позволит наблюдать за процессами их постепенной деградации под действием микрометеоритов и других факторов космической среды», — пояснил старший научный сотрудник Института космического приборостроения СГАУ, кандидат технических наук Михаил Калаев.

 

Процессы деградации элементов оптики, солнечных батарей и микросхем много лет изучалась в ходе пилотируемых полетов на советских орбитальных станциях “Салют” и “Мир”. Изучаются они сейчас — контейнеры с образцами размещаются на внешней поверхности МКС, и через несколько лет возвращаются на Землю для изучения. “Однако стоимость таких экспериментов на МКС очень высока, и не у всех изготовителей оптики и микросхем есть возможность попасть в очередь на эксперимент. Кроме того, орбиты пилотируемых орбитальных станций лежат в диапазоне высот от 340 до 370 км. А нашу автоматизированную лабораторию ДЧ-01 можно установить на любой космический аппарат и проводить эксперименты на любых орбитах вплоть до геостационарных”, — подчеркнул уникальность научной аппаратуры СГАУ и запланированных с ее помощью экспериментов директор Института космического приборостроения СГАУ, доктор технических наук, профессор Николай Семкин.

 

С помощью ДЧ-01, установленном на космическом аппарате “Аист-2Д”, ученые университета намерены провести эксперименты трех типов. Первый посвящен изучению процессов деградации оптических стекол, которые используются для различных научных задач, в том числе при съемках из космоса. Второй эксперимент направлен на исследование воздействия космического пространства на различные полимерные покрытия. Научно-исследовательский институт ядерной физики МГУ предоставил для этого пленочные покрытия из каптона — полимера, который активно используется в космической технике. ДЧ-01 позволит с точностью до одного атомарного слоя определять толщину каптоновой пленки и, таким образом, следить за ее постепенной деградацией под действием космического ультрафиолетового излучения и атомарного кислорода. 
 

Третий эксперимент связан с изучением работоспособности микросхем в условиях действия негативных факторов космической среды. На специальной плате ДЧ-01 установлены несколько видов микросхем. Среди них микросхемы флэш-памяти, контроллеры, выполненные по различным техпроцессам — от 250 до 90 нанометров. Ученые ИКП СГАУ будут следить за тем, как меняется их работоспособность под воздействием космической радиации. Специалисты зафиксируют возможные искажения информации во флэш-памяти, частичный или полный выход микросхем из строя, невозможность доступа к ним. Под контролем будет и ток, потребляемый каждой микросхемой, который может возрасти в результате воздействия факторов космической среды. 
 

Сегодня конструкторы космической техники используют микросхемы, выполненные по технологии 90 нм только при наличии массовой защиты — обычно это алюминиевая стенка толщиной 2 мм. В эксперименте на МКА “Аист-2Д” будет сравниваться эффективность защиты толщиной 2 мм, 1 мм и 0,5 мм. “Кроме того, ученые сейчас широко обсуждают такой фактор космической среды, как тяжелые заряженные частицы ТЗЧ. Считается, что недавно один из зарубежных аппаратов был потерян в результате воздействия в космосе таких частиц. В эксперименте с датчиком частиц ДЧ-01 будет изучаться влияние и этого фактора”, - рассказал Михаил Калаев.
 

Особенно ценно то, что среди микросхем, которые будут испытаны на МКА “Аист-2Д” будут не только элементы, сертифицированные по категории Space, но и те, которые сертифицированы по категории Industrial и пока в космической технике не используются. С помощью датчика частиц ДЧ-01 ученые ИКП СГАУ проверят их отказоустойчивость, и если результат будет положительный, это откроет “зеленую улицу” многочисленным учебным экспериментам в космосе, студенческим космическим проектам.

Главный критерий таких проектов - цена. Использование элементной базы категории Industrial позволит в несколько раз сократить затраты на создание, например, университетских студенческих спутников. 
 

Полный цикл измерений в ходе экспериментов с ДЧ-01 будет выполняться раз в сутки. Полученные данные сразу же будут отправляться в Центр управления полетами Самарского университета.