Устройство для сбора метеорной пыли

 

Изобретение относится к аппаратуре для исследования факторов космического пространства и может быть использовано для сбора и доставки на Землю частиц метеорной пыли. Цель изобретения - повышение информативности за счет возможности регистрации угла атаки частиц, определение их энергий и скоростей и захват низкоскоростных частиц без их разрушения. Устройство содержит корпус со сквозным отверстием и коллектор, установленный в нижней части корпуса. Корпус выполнен составным и снабжен мембранами, размещенными внутри него с зазором и параллельно коллектору. В мембранах и коллекторе выполнен ряд соосных реперных отверстий, оси которых перпендикулярны поверхности коллектора, а корпус снабжен дополнительным коллектором, размещенным на его верхнем торце. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ сОциАлистичесних

РЕСПУБЛИК (59 4 С 01 N 1/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ госудАРстеенный номитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbtTHRM пРи гкнт сссР (21) 4206708/31-26 (22) 06.03.87 (46) 15.11.89. Бюл. й- 42 (71) Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского (72) Л,Р. Диамент, А.С. Качанов, А.А. Мартынов, Т.Н. Назарова и Ю.А. Сурков (53) 543,053 (088.8)

1 (5Ü) Jornal of Geophysical Reseach, Spak Physice, vol. 73, М 9, Мау 1968, р. 3035.

Lunnar and Planetary Science

XIV.. Part 1. Abstracts of papers submitted to the Fourteenth. Lunnar

and Planetary Яс ence. March. 14-18, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРА МЕТЕОРНОЙ

IlblJlH

Изобретение относится к космическому приборостроению, а именно к аппаратуре для исследований факторов космического пространства, в частности физических параметров и элементного состава твердой составляющей межпланетного вещества, и может быть использовано для сбора и доставки на

Землю частиц метеорной пыли (ЧМП) и техногенных частиц (ТЧ), окружающих космический аппарат (КА) и являющихся продуктами его деятельности (частицами сгоревшего топлива, гажения систем и конструкционных материалов).

„„Я0„„1522 9 А 1

2 (57) Изобретение относится к аппара-. туре для исследования факторов космического пространства и может быть использовано для сбора и доставки на

Землю частиц метеорной пыли. Цель изобретения — повышение информативности за счет воэможности регистрации угла атаки частиц, определение их энергий и скоростей и захват низкоскоростных частиц без их разрушения.

Устройство содержит корпус со сквозным отверстием и коллектор, установленный в нижней части корпуса. Корпус выполнен составным и снабжен мембранами, размещенными внутри него с зазором и параллельно коллектору. В O мембранах и коллекторе выполнен ряд соосных реперных отверстий, оси которых перпендикулярны поверхности коллектора, а корпус снабжен дополнительным коллектором, размещенным на его верхнем торце, 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Целью изобретения является повьппение информативности за счет возможности регистрации угла атаки частиц метеорной пыли, определение их энергий и скоростей и захвата низкоскоростных частиц беэ нх разрушения.

На фиг.1 изображено устройство, вид сверху, на фиг.2 — разрез А-А на фиг ° 1.

Устройство для сбора частиц метеорной пыли содержит корпус 1, в котором закреплены коллектор 2, внешняя мембрана 3 и промежуточные мембраны 4, расположенные параллельно

1522069 коллектору 2. Толщина мембран 3 и 4 выбирается от 1 до 3 мкм, причем мембраны 3 и 4 изготовлены из упругого, термо- и радиационностойкого материала, например, полиэтилентерефталата. Наружная поверхность мембраны 3 металлизирована, причем толщина металлизации составляет о несколько А . Материал металлизации в оптимальном случае аналогичен материалу коллектора 2. Назначение металлизации — защита полиэтилентерефталата от действия ультрафиолетовьм лучей, что важно при длительном времени экспозиции устройства в космосе.

Каждая из мембран 3 и 4 закреплена между сопрягаемыми коническими поверхностями внешних 5 и внутренних колец б, образующих рамку. Углы наклона конических поверхностей колец

5 и 6 обеспечивают плотное и ровное без гофр натяжение мембран 3 или 4 из полиэтилентерефталата указанной толщины. Корпус 1 выполнен составным и содержит подвижный элемент 7.Рамки из колец 5 и 6 и коллектор 2 установлены в корпусе 1 и зафиксированы в нем с помощью подвижного элемента 7.

На внешней поверхности корпуса 1 расположен дополнительный коллектор

8, окружающий мембрану 3. Он может быть механически закреглен на корпусе

1 или напыпен на его поверхность.

Дополнительный коллектор 8 предназначен для регистрации ЧМП, не попавших в поле мембраны 3. В мембранах 3 и

4 и в коллекторе 2 выполнены по меньшей мере две группы соосных репернык отверстий 9, строго перпендикулярных поверхностях мембран 3 и 4 коллектора 2, Оптимальный способ выполнения этих отверстий — прожигание лазером. Размеры отверстий 9 составляют от 1 до 10-20 мкм. Назначение отверстий 9 — координирование отверстий

10, образующихся в мембранах 3 и 4 из-за пробоев их ЧМП 11 н 12. Выбор материала мембран 3 и 4 и их толщин обусловлен условием сохранения ЧИП

12, не достигших коллектора 2. Для 5Î повышения точности координирования и ускорения процесса обработки информации количество групп отверстий

9 целесообразно увеличить до трех.

Со стороны мембраны 3 в корпусе 1 55 выполнено отверстие 13, диаметр кототорого не должен быть меньше внутреннего диаметра кольца 6. В углублении 14, выполненном на внутречней поверхности 15 корпуса 1, размещен эластичный стержень 16, выполненный, например, из резины или фторопласта.

На внешней боковой поверхности 17 каждого кольца 5 выполнено углубление 18, которое совмещено со стержнем 16, Такое же углубление выполнено на внешней боковой поверхности

19 коллектора 2, которое также совмещено со стержнем 16. Назначение стержня 16 — осуществлять предварительйую взаимную ориентацию мембран

3 и 4 и коллектора 2, В ряде экспериментов, не требующих высокой точности определения углов атаки ЧИП

11 и 12, координирование отверстий 10 можно осуществлять только относительно углублений 18 в кольцах 5 и коллектора 2, не выполняя реперных отверстий 9. В коллекторе 2 показан кратер 20, являющийся следом воздействия ЧМП. В стенке корпуса 1, противоположной от стенок с отверстием

13, выполнено отверстие 21 через которое вставляются рамки с мембранами 3,4 и коллектор 2. Рамки из колец

5 6 и коллектор 2 размещены между упорной площадкой 22, выполненной на стенке корпуса 1 со стороны отверстия

13, и упорной площадкой 23, выполненной на подвижном элементе 7.

Устройство работает следующим об разом.

При пробое ЧМП мембран 3,4 в них образуются отверстия 10. Мелкие ЧМП

12, скорости которых 2 - 10 км/с пробивают мембрану 3, ряд мембран 4 и в зависимости от размера и скорости эаплавляются в одной из мембран 4.

ЧМП 11, имеющие скорость более 10 км/с и массу не менее 10" r пробивают все мембраны 3,4 и достигают коллектора 2„ в котором образуют кратеры

20, Мелкие ТЧ, скорости которых не превышают 1-2 км/с, пробивают мембрану 3 и собираются в промежутках между мембранами 3 и 4. Возможно, что они могут заплавляться в первой из мембран 4, но могут находиться в свободном состоянии между мембранами

4. Величина и форма кратера 20 зависят от массы, энергии и угла атаки

ЧМП 11 ° Угол атаки ЧИП 11 фиксируется цепочкой отверстий 10, образующих треки в мембранах 3,4, и кратером 20 в коллекторе 2. При реальных скоростях полета ЧМП 11 закон раси коллекторе выполнены соосные отверстия, оси которых перпендикулярны поверхности коллектора.

2 ° Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что корпус снабжен дополнительным коллектором, размещенным на его верхнем торце.

3. Устройство по н.1, о т л ич а ю щ е е с я тем,. что мембраны выполнены из радиационностойкого материала, например полиэтилентерефталата, а их наружные поверхности металлизированы.

5 152206 пределения отверстий линейный и со-— ответствует углу атаки ЧМП 11. Так как любые исследования космических факторов на сегодняшний день доста1точно дороги, то информативность

5 каждого исследования должна быть возможно максимальной. Применительно к изучению метеорной обстановки это означает,что исследуются области кос- 10 мического пространства, из которых ожидаются метеорные рои и потоки ЧМП.

Поэтому, с учетом некоторого времени экспозиции возможно попадание в устройство нескольких частиц ЧМП. Имея несколько треков, можно определить направление каждого, но этот способ координирования трудоемок. Для ускорения обработки применяется грубое и точное координирование отверстий 20

10. Точное координирование отверстий

10 в мембранах 3, 4 и на коллекторе

2 производится по реперным отверстиям

9. Грубое координирование — по углублениям 18. Для этого кольца S и б с мембранами 3 и 4 устанавливаются в устройство для регистрации следов

ЧМП 11, например, в сканирующий микроскоп и определяют координаты отверстий 10 в двух направлениях, приняв за базы отверстия 9 (или край углубления f8) . Эта работа выполняется последовательно для всех мембран 3,4 и коллектора 2. Затем полученные координаты сравниваются и анализируются. В результате сравнения получаем угол атаки ЧМП 11, Величины энергий и скоростей ЧМП 11 можно оценить сравнением формы и размеров отверстий 10 в мембранах 3 и 4, а также величин и форм кратеров 20 в коллекторе 2. Для повышения точности оценки величины энергии и скорости ЧМП необходимо калибровать устройство путем медленной его бомбардировки на ускорителе частицами, неоднородными по составу, скоростям и размерам.

9 6

После калибровки устройства, определив массу частицы, можно с большой точностью судить о физико-механических и кинетических параметрах ЧМП.

Применение предлагаемого устройства повышает информативность sa счет возможности регистрации. угла атаки частиц, оценки величины их энергий и скоростей и возможности захвата малых низкоскоростных частиц без их разрушения, а также снижает скорость высокоскоростных частиц, что уменьшает вероятность их испарения при ударе о коллектор.

Формула изобретения

I. Устройство для сбора метеорной пыли, содержащее корпус с упругой мембраной, установленной в его верх ней части, и коллектор, о т л ич ающе е с я тем, что, с целью повышения информативности за счет возможности регистрации угла атаки частиц, определения их энергий, скоростей и захвата низкоскоростных частиц без их разрушения, коллектор выполнен в виде пластины, установленной в нижней части корпуса, корпус снабжен дополнительными мембранами, установленными внутри него параллельно коллектору, при этом в мембранах

1522069

Составитель В. Поляков

Редактор Н. Горват Техред A. Кравчук Корректор В. Кабаций

Заказ 6951/39 Тираж 789 Подписное

ВЯИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101