К. т. н. Севрюкова Е. А.

Национальный исследовательский университет «МИЭТ», г.Москва,Российская Федерация

АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ОПТИЧЕСКИХСИСТЕМ

В космическом аппарате (КА) существует много систем, нормальное функционирование которых может быть нарушено вследствие неучтенного воздействия собственной внешней атмосферы (СВА). СВА КА – газовая оболочка, образующаяся в окрестности КА за счет потерь массы (ПМ) материалов поверхности, утечки газов из внутренних отсеков КА, выбросов продуктов сгорания топлива ракетных двигателей и других процессов, – относится к числу важнейших факторов, снижающих надежность бортовых систем и сокращающих срок активного существования КА.

Для перспективных КА, оснащаемых большим количеством высокочувствительной аппаратуры, из всех негативных проявлений СВА, наиболее критичным является загрязнение поверхности КА продуктами СВА. Острота этой проблемы обусловлена увеличением срока активного существования КА (до 15 лет и более) и повышением требований к чистоте поверхностей КА.

Наличие в составе блока спектрометра приемников излучения накладывает специфические условия на конструкцию, наземную эксплуатацию и юстировку КА:

- с целью минимизации молекулярного загрязнения при изготовлении конструкций необходимо исключить применение органических материалов;

- технология изготовления изделий должна предусматривать очистку деталей от твердых частиц;

- технология сборки и юстировки аппаратов должна обеспечивать минимизацию времени нахождения оптических элементов в неконтролируемой среде (не более пятидесяти часов суммарно);

- технологические операции по сборке, изготовлению и юстировке необходимо проводить в чистых помещениях не ниже 7 класса чистоты.

Эффективность работы оптических систем зависит от качества изготовления, сборки и юстировки. При падении эффективности более 50-ти% отсутствует возможность исследования объектов и напрямую зависит от диаметра главного зеркала.

Таблица 1. Зависимость эффективности работы оптической системы от апертуры

Эффективность работы оптической системы, %	Диаметр главного зеркала, см
0	170
17	158
27	145
47	123

Все измерения должны отслеживаться системой управления. Персонал должен проходить специальное обучение, которое будет включать оперативные процедуры и принципы работы в чистом помещении с технологическим оборудованием.

Рассматривая молекулярные загрязнения, важно понять, какие газообразные вещества влияют на процесс и в каких количествах. Некоторые процессы или продукты могут быть в значительной степени чувствительны к одному типу веществ и совершенно не чувствительны к другому. Планируя систему контроля молекулярных загрязнений, необходимо понять, что не существует такого датчика, который позволял бы проводить контроль любых молекулярных загрязнений. Если практически любые аэрозольных частиц оказывают влияние на процесс, то молекулярные загрязнения необходимо контролировать раздельно – в этом заключается существенное различие между системами контроля молекулярных загрязнений и системами контроля аэрозолей. Определение веществ, влияющих на процесс, и возможных источников их появления позволяет построить систему, обеспечивающую надёжный контроль молекулярных загрязнений.

Система контроля молекулярных загрязнений должна состоять из следующих основных частей:

- датчики для каждого контролируемого вещества или типа веществ;

- коллектор (при использовании датчиков, требующих внешний насос);

- компьютер (локальная сеть), обрабатывающий поступающие данные;

- дополнительные устройства (сигнализация, источники бесперебойного питания и т.п.).

По результатам измерений можно составить прогнозируемый бюджет загрязнения. Fallout sampling is usually checked with optical witness samples that are strategically placed Выборки обычно проверяют с помощью образцов-свидетелей стратегически расположенных по throughout the clean room and optical system. всей чистой комнате и на оптической системе.

During the monitoring for contamination of the clean room and optical system, any Во время мониторинга молекулярного загрязнения в чистой комнате, любые contamination control discrepancy should be resolved with the contamination control engineer to расхождения должны быть согласованы с инженером контроля загрязнения для determine the impact on the optical system. определения влияния на оптическую систему. This impact will be weighed against the Это влияние будет сопоставляться с contamination budget and should be dispositioned by the materials review board. бюджетом загрязнения.

Таблица 2. Бюджет загрязнения оптической системы космического аппарата

	Молекулярное загрязнения		Загрязнения частицами
Основные этапы работ	Распреде­ления, %	Накопленный уровень, (г/см2)	Распреде­ления, %	Накопленный уровень, ppm
Сборка и испы­та­ния оптической системы	30	3 х 10 -8	28	950
Сборка и испыта­ние аппарата	10	1 х 10 -8	28	950
Хранение и транс­пор­тировка	10	1 х 10 -8	13	450
Подготовка к пус­ку	20	2 х 10 -8	15	500
Запуск на орбиту	20	2 х 10 -8	10	350
Период активного существования	10	1 х 10 -8	6	200
Итого:	100	1 х 10 -7	100	3400

Таким образом, создание прогностических моделей образования СВА и оценки уровня загрязнения её продуктами поверхностей КА на этапе проектирования изделия является актуальной задачей.

Одним из основных источников летучих веществ (ЛВ), формирующих СВА, является ПМ полимерных композиционных материалов (ПКМ). На скорость ПМ ПКМ в вакууме влияют температурные режимы, действия электромагнитного и ионизирующих излучений.

Несоблюдение концепции контроля загрязнения для оптических систем КА может привести к деградации of the expected scientific data return by obscuring the optical surfaces with particles and ожидаемых научных возвращаемых данных, затемняя оптические поверхности частицами и молекулярными отложениями. molecular deposits.