В ТУСУРе разрабатывают помехозащиту, которая увеличит сроки существования космического аппарата.

В конце 2015 года совместный проект ТУСУРа и АО «Информационные спутниковые системы имени академика М. Ф. Решетнева» стал победителем открытого конкурса по постановлению Правительства Российской Федерации № 218.

В рамках реализации проекта планируется создание новой для российской космической отрасли энергопреобразующей аппаратуры, обеспечивающей увеличение удельной мощности, уменьшение тепловыделения и электромагнитного излучения бортовых энергопреобразующих комплексов, разработанных на основе российской импортозамещающей электронной компонентной базы. По словам научного руководителя проекта, директора НИИ космических технологий ТУСУРа Юрия Шинякова, сегодня система электропитания является одной из важнейших бортовых систем космического аппарата. Совершенствование бортовых систем электропитания в части повышения их удельных энергетических характеристик и уменьшения стоимости изготовления позволяет существенно улучшить технические характеристики космического аппарата в целом, и в сравнении с совершенствованием других бортовых систем способно дать наибольший экономический эффект.

В данном проекте участвует и научно-исследовательская лаборатория «Безопасность и электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств» (НИЛ «БЭМС РЭС»), которая создает системы защиты бортовой аппаратуры, в том числе и для системы электропитания от воздействия помех в ее электрических цепях.

Эффект разложения

Одной из задач при создании бортового энергопреобразующего комплекса является улучшение технических характеристик за счет снижения массы систем электропитания и повышения срока активного существования бортовых приборов. Масса системы электропитания составляет до четверти массы космического аппарата, что учитывается при разработке новых систем. Сегодня системы, действующие в космических аппаратах, подвержены большому количеству угроз и нуждаются в надежной защите. Помехи поступают как из космоса – соседние спутники, статическое электричество летящих тяжелых и легких частиц, так и с Земли – радиолокационные станции. Препятствовать такому воздействию должен мощный экран, но для космических аппаратов важно обходиться без дополнительных тяжелых компонентов. В лаборатории решением  проблемы электромагнитной совместимости и созданием уникальных модальных фильтров, которые представляют собой перспективные методы защиты от негативного воздействия электростатических разрядов для бортовой аппаратуры, занимаются на протяжении шести лет.

Заведующий кафедрой телевидения и управления (ТУ) Радиотехнического факультета (РТФ) Тальгат Рашитович Газизов рассказал, что сейчас ученые лаборатории НИЛ «БЭМС РЭС» стремятся уменьшить массу защитных компонентов без ущерба для работоспособности системы.

– При разработке современной защитной системы мы решаем несколько задач, в том числе и сокращение ее массы. Мы нашли решение, при котором сможем создать эффект разложения для импульсных помех в новых структурах связанных линий без применения дополнительных элементов, – говорит Тальгат Рашитович. – Современная аппаратура работает с низкими напряжениями питания до 3 Вольт, а помеха может прийти амплитудой 1000 Вольт и вывести ее из строя. Но мы методами исследований пришли к тому, что если к конечной точке приходит не один мощный импульсный заряд, а несколько слабых, то к таким помехам аппаратура становится более устойчивой.

Надежная деталь – та, которой нет

Для космического аппарата предусмотрена система резервирования каждой трассы печатной платы, чтобы в случае выхода из строя одного объекта устройство продолжило работу. На плате она занимает дополнительное место и за время работы может не использоваться. Ученые лаборатории НИЛ «БЭМС РЭС» разрабатывают систему, при которой каждая печатная трасса может выполнять одновременно функцию защиты (практически стать модальным фильтром) и функцию резервирования. В новом проекте планируется реализовать данное направление, новое не только для лаборатории, но и для отечественной космической отрасли.

– Создание модальных фильтров для энергопреобразующей аппаратуры входит в такое направление, как  поисковые исследования, которые находятся на стыке фундаментальной и прикладной науки и определяют перспективность работы над темой, поиск путей решения научных проблем. Сегодня перед учеными, работающими в космической отрасли, стоит задача – продлить срок эксплуатации спутников до 15 лет, ее решают на всех уровнях космической промышленности. Для нас важно сохранить функционал устройства без внедрения дополнительных компонентов. В космосе полупроводники на печатных платах деградируют из-за радиации и могут нарушить работу аппарата. Мы действуем по принципу «надежная деталь – та, которой нет», поскольку устройство сохраняет ее функционал, но стать причиной помех она не сможет, – говорит Тальгат Рашитович.