Введение

    Обсуждаются представления, которые лежат в основе количественных оценок радиационной опасности, возникающей из-за возможного нарушения работоспособности бортового оборудования и приборов космических аппаратов при воздействии высокоэнергичных (>~100 кэВ) заряженных частиц космической радиации. Демонстрируются возможности расчетных моделей и методов для прогнозирования характеристик радиационной опасности на космических аппаратах в различных условиях его полета.

Аномалии на космических аппаратах

Внешние факторы воздействия на космический аппарат

    Под «аномалиями» понимают любое нарушение нормального (штатного) функционирования систем КА.
    Одним из важнейших внешних факторов, который инициирует возникновение аномалий на КА, является корпускулярная радиация космического пространства.
    Радиационные аномалии, возникающие из-за эффектов на поверхности КА (электризация КА, влияние атомарного кислорода), связаны с воздействием потоков заряженных частиц низкой (менее ~ 10-100 кэВ) энергии.
   Частицы высоких энергий (более ~ 10-100 кэВ), способные проникать за защитные корпуса КА, являются источником нарушения объемных свойств материалов и отказов бортового оборудования.

Пример изменения мощности солнечных батарей

2001-2005 годы. Cкачки понижения мощности наблюдают во время больших солнечных cобытий (R.J. Walters, 2004) Источник

    На рисунке представлено изменение мощности четырех типов солнечных батарей (кривые разного цвета) в зависимости от времени полета космического аппарата «Кластер» с января 2001 по сентябрь 2005 года.
    Синусоидальная модуляция мощности солнечных батарей наблюдаются из-за периодически меняющейся освещенности солнечных батарей (сезонный эффект). На этом фоне идет постепенная деградация их мощности, а во время больших солнечных событий происходит «скачкообразное» ее уменьшение.

Распределение мест возникновения одиночных сбоев на космических аппаратах, находящихся на разной высоте

Poivey C., et al.,2002

    Приведенные данные были зарегистрированы в блоке памяти космического аппарата “APEX” (апогей 2544 км, перигей 362 км, наклонение 70 град.) на тех участках его орбиты, которые имели высоту, указанную над рисунками. Точками на географической карте обозначены места возникновения сбоев. Плотность и области распределения точек хорошо коррелируют с плотностью потока протонов РПЗ на данных высотах.

Источники радиационных аномалий на КА

    Причина радиационных аномалий - радиационные эффекты в изделиях космической техники:

• Терморегулирующих покрытиях
• Полимерных покрытиях
• Оптических покрытиях
• Солнечных элементах
• Изделиях микро- и оптоэлектроники

    Радиационные эффекты в элементах оборудования, в конечном счете, приводят к его отказу (устойчивому или восстанавливаемому).

Выводы

• Высокоэнергичная корпускулярная радиация космического пространства является одним из важных внешних факторов, который инициирует возникновение аномалий на КА.
• Причиной радиационных аномалий на КА является возникновение радиационных эффектов в изделиях космической техники.

    В следующем разделе будут обсуждаться механизмы возникновения радиационных эффектов и характеристики , которые служат количественной мерой радиационной опасности для изделий космической техники на борту КА