«ГНОМ» для космических задач: в России создали устройство для имитации радиации
Российские инженеры разработали компактную установку для тестирования орбитальных аппаратов на устойчивость к радиации. Прибор имитирует космическое излучение и позволяет проверять микросхемы перед запуском в суровые условия. Разработка безопасна для персонала и может использоваться в небольших лабораториях.
Устройство получило название «ГНОМ» (Гамма-лучевой низкоинтенсивный облучатель микросхем). Оно создано совместными усилиями специалистов Института физико-технических проблем (ИФТП, входит в Росатом) и предприятий Роскосмоса, передают «Известия».
Оборудование включает небольшую камеру в виде куба с габаритами 10×10×10 см и объемом 1 л, внутри которой размещается тестируемый образец электроники. Оно способно имитировать воздействие электронов и протонов космического пространства на объекты. Причем установка предназначена для испытания отдельных компонентов, а не всей аппаратуры целиком. Небольшие размеры позволяют использовать прибор в малых лабораториях и конструкторских бюро.
Довести массу и габариты устройства до минимальных показателей удалось благодаря использованию в качестве источника излучения изотопа цезия-137. Он выделяет энергию на уровне 0,662 МэВ — этого достаточно для имитации космической радиации, при этом установка остается безопасной для персонала. Такое излучение сильнее, чем рентгеновские лучи, но слабее, чем у используемого в медицинской технике кобальта-60. Мощность дозы облучения в камере составляет около 0,01 рад/с, что соответствует реальным условиям космического полета.
Прибор также не требует внешнего электропитания — изотопный источник работает автономно, позволяя проводить испытания круглосуточно. Для обеспечения безопасности стенки камеры сделаны из материалов, которые не пропускают радиацию. А канал, по которому проходят кабели для питания образцов, имеет сложную структуру, которая не позволяет гамма-частицам распространяться. Специалисты могут регулировать режимы радиации с помощью размещения плат ближе или дальше к источнику излучения.
Испытания с помощью «ГНОМа» могут длиться от 1 до 10 недель в зависимости от типа тестируемого образца. Установка уже использовалась для нескольких десятков тестов, в ходе которых микросхемы подвергались воздействию излучения на уровне от 1 до 10 килорад.
Проводить подобные тесты аппаратуры ов перед запуском необходимо, чтобы проверить технику на устойчивость к радиации — одной из главных угроз в космосе. Уровень повреждения зависит от конкретного космического аппарата (где он летает, и сколько), технологии и качества изготовления компонентов. В основном гамма-частицы выводят из строя микросхемы. Однако тесты на крупных установках стоят дорого, из-за чего растет и стоимость космических миссий. Уменьшенная версия позволяет решить проблему проверки аппаратуры на предприятиях-изготовителях.
Разработка особенно актуальна в свете планируемых полетов в дальний космос, включая экспедиции на Марс, где накопленная доза радиации будет велика из-за большой продолжительности миссии и отсутствия у планеты естественных защитных полей. Как пояснил директор Института космических исследований (ИКИ) РАН Анатолий Петрукович, для защиты электроники космических аппаратов, используются как физические средства (увеличение толщины стенок приборов и использование микросхем, имеющих повышенную радиационную стойкость), так и программные методы (алгоритмы самодиагностики и «обхода» поврежденных участков схемы во время полета).
Ранее ведущий научный сотрудник Белгородского государственного технологического университета (БГТУ) Наталья Черкашина получила премию президента РФ за разработку материалов и технологии защиты экипажей и оборудования от космической радиации. Она предложила использовать композитные материалы — термопластичные полимеры с 70% защитных нанонаполнителей.
Самое популярное
