В Москве придумали, как защитить электронику спутников от радиации

Переписанный текст:

МОСКВА, 28 мая — РИА Новости. Российские исследователи из НИУ МИЭТ разработали новое легкое защитное покрытие для электронной начинки спутников, которое помогает противостоять воздействию космической радиации. По оценке авторов, эта технология способна примерно вдвое увеличить срок работы малых спутников связи, особенно на низких орбитах, где аппараты постоянно сталкиваются с жесткими условиями космической среды. Результаты научной работы опубликованы в журнале «Моделирование систем и процессов».

Сегодня для защиты микроспутников от радиации и перегрева часто применяют массивные экраны и оболочки, которые по принципу действия можно сравнить с тяжелыми доспехами. Однако для небольших орбитальных аппаратов такая защита оказывается не самым удачным решением: каждый лишний грамм увеличивает массу спутника, требует дополнительных затрат на запуск и уменьшает объем полезной нагрузки. Именно поэтому ученые ищут более легкие и технологичные материалы, способные обеспечить надежную защиту без существенного утяжеления конструкции.

Как отметил один из авторов исследования, начальник НИЛ «Микросборка нано- и микросистемной техники» центра коллективного пользования «Микросистемная техника и электронная компонентная база» НИУ МИЭТ Евгений Гусев, создание облегченной защиты особенно важно для малых космических аппаратов. В их случае даже небольшое снижение массы может заметно повысить эффективность миссии, увеличить запас ресурса оборудования и расширить возможности применения спутников в системах связи, мониторинга и научных экспериментах.

Таким образом, новая разработка может стать важным шагом в создании более долговечных и экономичных спутниковых платформ. Если технология подтвердит свою эффективность в дальнейших испытаниях, она сможет найти применение в перспективных космических проектах, где критически важны компактность, надежность и минимальный вес защитных решений.

Беспилотные низкоорбитальные спутники связи особенно уязвимы перед радиационным воздействием Солнца, поскольку их электроника работает в условиях повышенного потока частиц и жесткого космического излучения. Именно поэтому задача защиты таких аппаратов становится одной из ключевых при их проектировании. При этом речь идет не о создании тяжелой внешней «брони», которая увеличивала бы массу спутника, а о более точном и рациональном подходе.

Как пояснил Гусев, ученые предлагают рассматривать защиту как отдельный многослойный «бронежилет» для миниатюрного устройства. Такой принцип позволяет подбирать защитные элементы индивидуально, с учетом размеров и особенностей каждой электрической интегральной схемы, установленной на спутнике. Это особенно важно для малых космических аппаратов, где каждый грамм массы и каждый миллиметр пространства имеют большое значение.

Специалисты НИУ МИЭТ установили, что легкую защитную оболочку для малых спутников связи можно создать на основе нескольких слоев разных материалов. Эти материалы подбираются с учетом их химического состава, а также способности по-разному нагреваться под воздействием космических лучей. Благодаря такому сочетанию слоев можно не только повысить устойчивость спутника к радиации, но и сохранить его компактность и энергоэффективность.

Подобный подход открывает перспективы для более надежной защиты электронных компонентов в условиях космоса. В будущем это может способствовать увеличению срока службы малых спутников и снижению риска отказов оборудования на орбите.

Защитная оболочка космического аппарата должна не только оберегать оборудование от внешних воздействий, но и сохранять собственную прочность в условиях резких температурных перепадов. Именно поэтому инженеры и ученые внимательно изучают, как разные материалы ведут себя при нагреве и охлаждении.

При повышении температуры каждый слой конструкции расширяется по-разному: один стремится увеличиться сильнее, другой — слабее. Из-за этой разницы внутри «бронежилета» возникают внутренние напряжения, которые со временем могут привести к деформации, изгибу или даже трещинам. Чтобы избежать этого, специалисты рассчитали оптимальное сочетание слоев и их толщину так, чтобы оболочка одновременно защищала устройство и оставалась устойчивой к собственным нагрузкам.

По словам ученого, подобранная конструкция должна работать не по принципу «чем толще, тем лучше», а за счет точного баланса материалов. Так, если не утяжелять защиту лишними слоями, а грамотно изменить состав и геометрию — например, добавить слой молибдена, увеличить толщину вольфрама и молибдена, а титан, наоборот, сделать тоньше, — оболочка меньше деформируется при нагреве и лучше переносит эксплуатационные нагрузки. Такой подход снижает внутреннее «самонапряжение» конструкции и делает ее более надежной в работе.

В результате подобная оптимизация способна заметно повысить срок службы спутников и других космических аппаратов. Чем стабильнее поведет себя защитная оболочка в сложных температурных условиях, тем дольше будет исправно работать вся система, а значит, устройство сможет дольше выполнять свои задачи на орбите.

В результате расчетный запас прочности конструкции удалось повысить примерно в два раза, при этом многослойная защитная архитектура осталась без изменений и сохранила свои ключевые свойства. Такое решение особенно важно для систем, которые должны надежно работать в условиях повышенных нагрузок, радиации и перепадов температур. Дополнительная прочность при сохранении структуры защиты делает разработку более перспективной для практического применения.

Кроме того, специалисты НИУ МИЭТ продолжают работу над совершенствованием технологии и оценивают возможности ее внедрения в реальных условиях эксплуатации. В дальнейшем они намерены изготовить первые экспериментальные образцы устройств, оснащенных новой защитой, и провести серию испытаний, чтобы проверить, насколько эффективно она работает в космической среде. Полученные результаты помогут определить потенциал разработки для использования в будущих космических аппаратах и электронных системах.

Источник и фото - ria.ru