ЖУРНАЛ СТА 3/2013

Компания CRANE Aerospace & Elect- ronics (CRANE Electronics), будучи од- ним из ведущих мировых производите- лей DC/DC-преобразователей и поме- хоподавляющих фильтров, на протяже- нии многих лет выпускает продукцию космической категории качества, по- стоянно адаптируясь к новым уровням соответствующих требований и возрас- тающей сложности необходимых испы- таний. Продукция компании CRANE Electronics, поставляемая под торговой маркой Interpoint™, уже применялась ранее во многих программах NASA (National Aeronautics and Space Agency – Национальное управление по аэронав- тике и исследованию космического пространства, НАСА), включая всё ещё находящуюся в стадии реализации мис- сию Cassini-Huygens Saturn (аппарат Cassini-Huygens, запущенный в 1997 го- ду, до сих пор продолжает посылать ценные данные о Сатурне и его спутни- ках). Очередным проектом стал авто- номный планетарный зонд Curiosity (Mars Science Laboratory – MSL). В аппаратуре Curiosity (см. врезку «Зонд Curiosity») применены девять раз- личных серий DC/DC-преобразовате- лей и помехоподавляющих фильтров компании CRANE Electronics, включая SMFLHP, SMRT, SMHF и SFME. На рис. 1 показан внешний вид некоторых DC/DC-преобразователей Intepoint™. Помехоподавляющие фильтры служат дополнением к DC/DC-преобразовате- лям, упрощая обеспечение соответствия системы требованиям стандарта MIL- STD-461 к помехам излучения, кондук- тивным помехам и другим воздействиям. Далее в статье представлены результа- ты испытаний преобразователей компа- нии CRANE Aerospace & Electronics на воздействие ионизирующих излучений низкой интенсивности, которые были получены при подготовке изделий для применения в бортовой аппаратуре миссии Curiosity. Р ЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ВОЗДЕЙСТВИЯ ОДИНОЧНЫХ ЯДЕРНЫХ ЧАСТИЦ НА DC/DC- ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ Ионизирующие излучения космиче- ского пространства при воздействии на внутренние электронные компоненты DC/DC-преобразователей вызывают одиночные эффекты как результат воз- действия тяжёлых заряженных частиц (ТЗЧ) и протонов с относительно высо- кими энергиями (свыше 1 МэВ), кото- рые приводят к обратимым сбоям и не- обратимым (катастрофическим) отка- зам. Необходимо заметить, что невоз- можно защититься от воздействия про- тонов с относительно высокими энер- гиями и ТЗЧ путём применения допол- нительных экранов, поэтому данную проблему необходимо решать на всех этапах конструирования DC/DC-пре- образователя (выбор компонентной ба- зы и схемотехнических решений, про- цесс изготовления и др.). Одиночные эффекты могут быть причиной резкого увеличения выходного напряжения, про- садки напряжения, отключений и по- вторных включений, защёлкиваний или катастрофических отказов. Значение пороговых линейных потерь энергии (ЛПЭ) иона в веществе 40 МэВ • см 2 /мг (>37 МэВ • см 2 /мг) характерно для боль- шей части частиц, с которыми космиче- ский аппарат может столкнуться за вре- мя своего активного существования, и это значение является достаточным для большинства космических программ. Значение ЛПЭ 85 МэВ • см 2 /мг по суще- ству охватывает все частицы, с которыми космический аппарат может столкнуться в течение своего срока активного суще- ствования. Параметры стойкости к воз- действию одиночных частиц в основном подтверждаются испытаниями готового DC/DC-преобразователя. В период между февралём 2010 и фев- ралём 2011 года были проведены испы- 92 СТА 3/2013 www.cta.ru З ОНД C URIOSITY Зонд Curiosity был запущен с космодрома Air Force Station, расположенного на мысе Канаверал, 26 ноября 2011 года ракетой «Атлас-5», а 5 августа 2012 года совершил посадку на Марс в районе кратера Гейла. Curiosity, наиболее сложный из когда-либо разработанных планетарных зондов, содер- жит в 10 раз больше научного оборудования, чем его предшественники Spirit и Oppor- tunity. Основной задачей Curiosity является исследование того, мог ли Марс когда-либо иметь благоприятные условия для жизни бактерий, а также пригоден ли Марс для ор- ганизации поселений будущих экспедиций исследователей. В результате 100-дневной работы марсохода Curiosity были обнаруже- ны вода в грунте [6] и органика небиологи- ческого происхождения, а также были про- ведены измерения радиации. Выяснилось, если человек решит отправиться на Красную планету, то, кроме жуткого холода и разре- женного воздуха, он подвергнется риску получить опасную дозу радиации. Марсоход Curiosity оказался первым земным аппара- том, который сделал измерения заряженных частиц с помощью американского прибора RAD. За первые сто дней он зафиксировал несколько вспышек на Солнце, в результате которых поток заряженных частиц резко вырастал. Однако, как показали расчёты, оболочка аппарата сократила мощность соответствующих доз в несколько раз. Ре- зультаты измерений прибора RAD были дополнены данными прибора HEND (изго- товитель ИКИ РАН, Россия), установленно- го на находящемся на марсианской орбите аппарате Mars Odissey. В отличие от амери- канского прибора, он способен улавливать нейтроны низких энергий. Мониторинг ра- диационной обстановки на Марсе очень важен в связи с подготовкой будущих полё- тов туда человека. ■ а б в Рис. 1. Внешний вид конструкции: а – радиационно-стойкого интегрально-гибридного DC/DC-преобразователя серии SMHF с крепёжными фланцами; б – преобразователя серии SMHF без крышки; в – радиационно-стойкого DC/DC-преобразователя серии SMRT АППА Р А Т НЫЕ С Р Е ДС Т В А / ИС ТОЧНИКИ ПИ Т АНИЯ © СТА-ПРЕСС