Устройство контроля герметичности элементов конструкции космического аппарата (ка)
Владельцы патента RU 2479829:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) (RU)
Изобретение предназначено для использования в космической технике, в частности для регистрации микрометеороидов и заряженных частиц ионосферы. Изобретение направлено на создание портативного устройства контроля работоспособности элементов космического аппарата при воздействиях космического мусора и микрометеороидов, которое обеспечивает возможность автономно передавать информацию о повреждении элементов конструкции космического аппарата на Землю, а также обеспечивает возможность отличать удар высокоскоростной частицы с поверхностью космического аппарата от разряда на его поверхности, что обеспечивается за счет того, что устройство содержит приемник ионов, установленный на расстоянии от контролируемой поверхности космического аппарата, спутниковый модем, устройство формирования сигнала, при этом спутниковый модем, устройство формирования сигналов и приемников ионов заключены в одном защитном корпусе, вход приемника ионов соединен с устройством формирования сигнала, выход которого соединен с входом спутникового модема, соединенного с антенной, фокусирующую сетку, прикрепленную к защитному корпусу, устройство ионизации потока газовых частиц, прикрепленное со стороны фокусирующей сетки к защитному корпусу. При этом, согласно изобретению, в защитном корпусе установлен фотоэлектронный умножитель, а на поверхности контролируемой поверхности космического аппарата установлен пьезодатчик, соединенный с помощью усилителя с устройством формирования сигнала. 1 ил.
Устройство предназначено для использования в космической технике, в частности для регистрации микрометеороидов и заряженных частиц ионосферы.
Известно устройство (A.C. № 1830499, МПК G01E 1/34, опубликованное 13.10.1992), включающее в себя плоскую мишень с отверстиями, приемник ионов, блок обработки информации.
Более совершенным по информационным возможностям является устройство (Diretzel H., Eihbom e.t.c. The Heos 2 aud Helios micrometeoroid experiments. J.Phys.Sei. Justmm. 1973, 6, 3, p.209-217), предназначенное для регистрации параметров микрометеороидов, содержащее полусферическую мишень и приемник ионов полусферической формы, блок измерения.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является выбранное в качестве прототипа "Устройство контроля герметичности элементов конструкции космического аппарата (КА)" (Патент РФ №2418305, МПК G01T 1/185 опубликован 10.05.2011).
В качестве такого устройства контроля герметичности элементов конструкции космического аппарата используется приемник ионов, установленный на расстоянии от контролируемой поверхности космического аппарата, также это устройство снабжено спутниковым модемом, устройством формирования сигнала, при этом спутниковый модем, устройство формирования сигналов и приемник ионов заключены в одном корпусе, вход приемника ионов соединен с устройством формирования сигнала, выход которого соединен со входом спутникового модема, соединенного с антенной, дополнительно снабжено фокусирующей сеткой, прикрепленной к корпусу, устройством ионизации потока газовых частиц, прикрепленного со стороны фокусирующей сетки к корпусу.
Недостатком такого устройства является низкое качество контроля поверхности космического аппарата: невозможность отличить соударения высокоскоростной частицы с поверхностью космического аппарата от разряда на поверхности космического аппарата.
Задачей изобретения является повышение качества контроля поверхности космического аппарата, а именно, возможность отличить соударения высокоскоростной частицы с поверхностью космического аппарата от разряда на поверхности космического аппарата.
Поставленная задача достигается тем, что устройство контроля герметичности элементов конструкции космического аппарата содержит приемник ионов, установленный на расстоянии от контролируемой поверхности космического аппарата, спутниковый модем, устройство формирования сигнала, при этом спутниковый модем, устройство формирования сигналов и приемников ионов заключены в одном защитном корпусе, вход приемника ионов соединен с устройством формирования сигнала, выход которого соединен со входом спутникового модема, соединенного с антенной, фокусирующую сетку, прикрепленную к защитному корпусу, устройство ионизации потока газовых частиц, прикрепленное со стороны фокусирующей сетки к защитному корпусу, отличающееся тем, что в защитном корпусе установлен фотоэлектронный умножитель, а на поверхности контролируемой поверхности космического аппарата установлен пьезодатчик, соединенный с помощью усилителя с устройством формирования сигнала.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
Устройство контроля герметичности элементов конструкции космического аппарата ионосферы содержит приемник ионов 1, металлическую сетку 2, заряженную до потенциала -300 В, устройство для передачи данных на Землю 3 (спутниковый модем), ионизующее устройство 4, антенну 5, устройство формирования сигнала 6, защитный корпус 7, пьезодатчик 8, усилитель 9, фотоэлектронный умножитель 10. Устройство крепится на элемент конструкции космического аппарата.
Принцип работы устройства следующий. При совпадении микрометеороида с контролируемой поверхностью КА, в месте контакта образуется плазма, ионы которой попадают на приемник ионов 1, сбор их осуществляется за счет напряжения на приемнике, равном -350 В относительно мишени. С целью увеличения поверхности сбора ионов приемником используется металлическая сетка 2, заряженная до -300 В. Дальше происходит процесс ионизации окружающего пространства с помощью ионизующего устройства 4. В случае пробоя поверхности космического аппарата из него начинает выходить поток воздуха, который ионизуется устройством 4 и собирается приемником ионов. Пьезодатчик 8 срабатывает только тогда, когда происходит удар по поверхности космического аппарата. Далее сигнал с пьезодатчика 8 через усилитель 9 поступает на устройство формирования сигнала 6. Фотоэлектронный умножитель 10 регистрирует вспышку, образующуюся при соударении высокоскоростной частицы с поверхностью космического аппарата от разряда на поверхности космического аппарата. Устройство формирования сигнала 6 обрабатывает информацию с приемника ионов и пьезодатчика в форму, удобную для передачи через спутниковый модем 3. Спутниковый модем 3 и антенна 5 передают обработанный сигнал на наземный пункт связи.
Преимуществом данного устройства по сравнению с другими аналогичными устройствами является то, что оно позволяет контролировать поверхность космического аппарата, при этом не мешая его работе. Устройство является полностью автономным, что позволяет даже при выходе из строя космического аппарата передать информацию через устройство связи 3, 5 на Землю о том, что произошло столкновение космического аппарата с метеороидом или космическим мусором. При этом само устройство является портативным и легко крепится на любом выступающем кронштейне или элементе космического аппарата. Также данное устройство имеет возможность отличить удар высокоскоростной частицы с поверхностью космического аппарата от разряда на поверхности космического аппарата. При разряде на контролируемой поверхности космического аппарата, возникающего в результате процессов зарядки космического аппарата, также и при ударе частицы возникают ионы и ударная вспышка, поэтому отличить два процесса друг от друга можно за счет введения какого-либо датчика, основанного на другом физическом эффекте (например, пьезодатчик).
Устройство контроля герметичности элементов конструкции космического аппарата, содержащее приемник ионов, установленный на расстоянии от контролируемой поверхности космического аппарата, спутниковый модем, устройство формирования сигнала, при этом спутниковый модем, устройство формирования сигналов и приемников ионов заключены в одном защитном корпусе, вход приемника ионов соединен с устройством формирования сигнала, выход которого соединен с входом спутникового модема, соединенного с антенной, фокусирующую сетку, прикрепленную к защитному корпусу, устройство ионизации потока газовых частиц, прикрепленное со стороны фокусирующей сетки к защитному корпусу, отличающееся тем, что в защитном корпусе установлен фотоэлектронный умножитель, а на поверхности контролируемой поверхности космического аппарата установлен пьезодатчик, соединенный с помощью усилителя с устройством формирования сигнала.
