Аэрокосмические фотоприемные устройства в видимом и инфракрасном диапозонах - Формозов Б.Н.
Скачать (прямая ссылка):
ФПУ, стыкованному с ГКМ Стирлинга (двухступенчатой), не требуется откачка до высокого вакуума путем отстрела пиропатрона, откры-
92вающего вентиль на открытый космос. Функции поддержания вакуума выполняет уголь БАУ.
C
Рис. 14.4
93На рис. 13. 2 приведена схема фотоприемной системы на основе двухступенчатой ГКМ, работающей по обратному циклу Стирлинга, с температурой на второй ступени ГКМ Т = 14-16 К, аккумулятора холода на плавящемся криогенном веществе (твердом неоне) и теплообменного циркуляционного контура на жидком водороде для охлаждения МФР. Система может быть чувствительна в диапазоне 8-12 мкм: 1 - первая ступень ГКМ; 2 - вторая ступень ГКМ; 3 - тепловой экран (Т = 60-70 К); 4 - контейнер с твердым неоном; 5 - хладопровод для криостатирова-ния МФР; 6 - МФР; 7 - охлаждаемый фильтр изображения (Т = 80 К) с аккумулятором холода на твердом пропане C3H8; 8 - входное оптическое окно (германий ГМО, иртран); 9 - наружный вакуумный кожух; 10 -теплообменники циркуляционного водородного теплообменного контура; 11 - ресивер с жидким водородом; 12 - привод насоса теплообмен-ного контура; 13 - двухклапанный насос циркуляционного водородного теплообменного контура; 14 - гелиевый теплообменный контур для отверждения неона; 15 - гелиевый компрессор с ресивером; 16 - низкотеплопроводные опорные элементы (стеклотекстолит СТЭФ); 17 - кри-онасос на основе БАУ; 18 - вакуумный вентиль с пиропатроном для "отстрела" общей вакуумной полости на открытый космос.
Ресурс непрерывной работы бортовой телевизионной аппаратуры не менее 3-5 лет при моторесурсе ГКМ всего в 5000-10000 ч обеспечивается за счет включения ГКМ периодически на 2-3 ч в сутки для отверждения расплавленного криогенного вещества в аккумуляторах холода за счет теплопритоков от датчиков обнаружения и КА.
13.1. Международный проект Венера - Галлей
Вот уже более 600 лет астрономы наблюдают один раз в 76 лет (последний раз в 1910 г., а затем - в 1986 г.) приход в область земной орбиты кометы Галлея, которую он вычислил, наблюдая отклонения от законов Кепплера движение Плутона, т. е. должно было быть какое-то тело, которое искажает гравитационное поле Солнца, вокруг которого вращаются планеты.
Очередное появление кометы Галлея ожидалось в марте 1986 г. Она проходит на близком расстоянии от Солнца, у нее от нагрева образуется газопылевой хвост длиной 150-200 млн км, который давлением света и солнечным ветром всегда направлен от Солнца.
Директор ИКИ АН СССР академик Р. З. Сагдеев предложил провести в космосе уникальный эксперимент на КА, оснащенном телевизи-94онными камерами и другой научной аппаратурой, а именно пролететь вблизи ядра кометы на расстоянии примерно 10000 км со стороны Солнца в ее газопылевой сфере-коме и попытаться передать на Землю телевизионное изображение ядра кометы Галлея.
В эксперименте участвовали, кроме СССР, ученые Франции, Австрии, Болгарии, Венгрии, ГДР, ФРГ и Чехословакии - Совет "Интеркосмос". При этом не было ни заказчиков, ни подрядчиков, ни исполнителей. Все страны разрабатывали научные приборы на свои средства и поставляли их в ИКИ АН СССР, а разработку пролетного КА и запуск осуществляло НПО им. С. А. Лавочкина (НИЦ им. Бабакина, главный конструктор КА Пантелеев В. П.).
Основу КА составляла телевизионная система (ТВС), содержащая телевизионный датчик наведения (ТДН) всего КА и телевизионную узкоугольную камеру (ТВУ), которая должна была быть в момент пролета нацелена на ядро кометы и передать его изображение на Землю (рис. 13.3).
На рис. 13.3: а - ТВУ; б - ТДН; в - блок питания ТВС; 1 - узлы с охлаждаемыми ПЗС; 2 - радиаторы; 3 - ОС; 4 - блоки электроники.
ТВС располагалась на автоматической стабилизированной платформе. Запуск состоялся в 12 ч 16 мин 15 декабря 1984 г. с космодрома Байконур.
Идею поддержало Европейское Космическое Агентство, запустив свой КА "Джотто". Однако они поставили цель пролететь в 500 км от ядра кометы в плотном газопылевом слое головной комы, где могли быть и весомые микрочастицы.
ТДН и ТВУ аппаратуры "Вега" содержали по 2 ПЗС-матрицы видимого диапазона спектра с числом элементов 576- 512 с поверхностным p-каналом переноса зарядов. Конструкция защищена авторскими свидетельствами СССР. Других ПЗС с ВП тогда еще не было (рис. 13.4, 13.5, а).
На рис. 13.4: 1 - ПЗС; 2 - вакуумный кожух; 3 - входное окно; 4 -встроенный термоэлектрический охладитель ТЭМО-7; 5 - внутренний хладопровод; 6 - металло-керамическая ножка; 7 - тепловая петля; 11 - наружный гибкий хладопровод; 10 - хвостовик внутреннего хладопровода; 8 - индий; 9 - технологический термоэлектрический охладитель ТЭМО-3.
95а)
Рис. 13.3
На рис. 13.5: а - охлаждаемый ПЗС; б - технологический ТЭО с водяным охладителем горячей грани; в - технологический теплоакку-мулятор на LiN023H2 0.
1
96Для подавления темнового сигнала и обеспечения длительного накопления 1,0-10 с матрицы охлаждались от космического радиационного теплообменника - по 2 ПЗС от каждого КРТ.
Для обеспечения криостатирования ПЗС-матриц при температуре 230-235 К, достаточной для Тнак = 10 с, были разработаны охлаждаемые фотоприемные устройства с пассивным охлаждением от КРТ. Они были соединены 7-миллиметровыми жесткими тепловыми трубами с КРТ. Тепловые трубы разрабатывала кафедра теплофизики Киевского политехнического института (М. Г. Семена).