Материалтану
Қазіргі және перспективалық зерттеулердің маңызды міндеттері
жүктеу/скачать 5,17 Mb.
|
Қазіргі және перспективалық зерттеулердің маңызды міндеттеріҒарыш жүйелерін дамыту процесінде ҒА-ның қоршаған ғарыштық ортамен өзара іс-қимылының барлық дерлік түрлері бойынша қолда бар деректерді үнемі жаңартып отыру және толықтыру қажет. Кейбір міндеттер сәтті шешілген кезде олардың ауырлығы біраз уақытқа төмендейді, бірақ оларды байыпты зерттеуді және шешуді қажет ететін басқа міндеттер пайда болады. ҒА қоршаған ортамен өзара әрекеттесуін зерттеу кезінде ағымдағы кезеңнің басты міндеттері ретінде мыналарды қарастыруға болады: ҒА материалдары мен жабдықтарында ғарыш радиациясының сіңірілген дозаларын оның құрылымын микроэлектрониканың жекелеген элементтеріне дейін нақтылаумен дәл анықтау және болжау (микродозиметрия міндеті); микроэлектроника элементтеріндегі бірінші реттік ақаулардың пайда болу механизмдерін зерттеу және олардан қорғаудың тиімді әдістерін жасау; ғарыштық ортадағы диэлектриктердің көлемдік зарядын, олар тудыратын разрядтардың сипаттамаларын, разрядтардың алдын-алудың мүмкін әдістерін зерттеу; атомарлы оттегі ағынының әсерінен полимерлі материалдар массасының жоғалуын зерттеу бойынша зертханалық және заттай эксперименттер жүргізу, процестер теориясын әзірлеу, материалдарды қорғау әдістерін жетілдіру; синергиялық әсерлерді зерттеу (әсер етпеу); ҒА-ның өзіндік ішкі атмосферасының құрамын және оның материалдар мен жабдықтарға әсерін зерттеу; ғарыш қоқысы мәселесі бойынша жұмыстар кешені; бағалау өлшем шарттары жүйесін әзірлеу және ЖЖҒК-ға техногендік әсер етудің шекті жол берілетін деңгейлерін айқындау. Бұл міндеттерді тізімдеу тәртібі олардың маңыздылық дәрежесімен байланысты болмауы керек. Олардың барлығы зерттеудің қазіргі кезеңінде өте өзекті және осы томның тиісті тарауларында қарастырылады. Мұнда біз олардың бірнешеуін ғана түсіндіреміз. Ғарыш аппараттарының жекелеген элементтерінде олардың өзара қорғануын ескере отырып, ғарыштық сәулеленудің сіңірілген дозаларын дәл анықтау және болжау қажеттілігі, ең алдымен, ғарыш аппараттарының белсенді өмір сүру ұзақтығын арттыру талабымен байланысты. 15-20 жылға дейін, сонымен қатар жеткілікті, қалың, сыртқы қабығынан айырылған, қысымсыз ғарыштық құрылымдарды кеңінен қолдану керек. Бірқатар жағдайларда ғарыш кемесінің борттық электронды аппаратурасында қолданылатын қазіргі заманғы элементтік базаның радиацияға төзімділігі, егер оған қойылатын талаптар есептеулер негізінде анықталған болса, мұндай жағдайда жұмыс істеу үшін жеткіліксіз болып шығады, оған қарапайым конфигурациядағы қорғаныс қалқандары және үлкен қауіпсіздік факторлары әсер етеді. Осыған байланысты, қазіргі уақытта борттық электронды жабдықтың ең маңызды элементтерін, соның ішінде арнайы жасалған композициялық материалдарды қолдана отырып, жергілікті радиациялық қорғау әдістерін жасауға көп көңіл бөлінеді. Мысалы, ХҒС жататын ірі көлемді ғарыш объектілері үшін жергілікті жұтылған дозаларды дәл айқындау кезінде конструкция материалдарында туындайтын қайталама сәулеленуді, атап айтқанда нейтрондарды ескеру маңызды. ҒА дозалық жүктемелерін анықтаумен байланысты жаңа міндеттер ҒА шығарудың жаңа орбиталары мен траекторияларын игеру кезінде де туындайды. Мысалы, соңғы жылдары электрлі зымыран қозғалтқыштарының көмегімен, аз тарту әдісімен ГСО-ға ҒА шығарудың әртүрлі схемалары белсенді түрде әзірленуде. Мұндай схемаларда ұшақты ұшыру аппаратымен бастапқы жоғары эллиптикалық орбитаға шығару керек, содан кейін шамамен алты ай ішінде электрлі зымырандардың қозғалтқыштарының көмегімен бастапқы орбитаны геостационарлыққа айналдырып, перигей мен апогейдің биіктігін, сондай-ақ орбитаның көлбеуін біртіндеп өзгертеді. Шығарудың осы әдісімен ҒА-да ЖРБ аймағы арқылы бірнеше рет өтетіндіктен, шығару кезінде сіңірілетін дозаның шамасы туралы мәселе туындайды. ММУ ҒЗИЯФ - да жүргізілген есептеулер, шығару траекториясының параметрлерін жеткілікті сәтті таңдау кезінде шығару уақытында алынатын дозаның шамасы ҒА-ның ГСО-да болуының 10 жылдық мерзіміне сәйкес келетін дозадан 10-12% - дан аспайтынын көрсетті. Бір зарядталған бөлшектердің әсерінен микроэлектроника элементтеріндегі ақаулар мәселесінің өзектілігі ұшақта қолданылатын борттық компьютерлер мен басқа да электронды жабдықтар санының көбеюіне, сондай-ақ мұндай ақаулардан қорғаудың қиындығына байланысты болады. Бұл жағдайда қажетті қорғаныс деңгейі көптеген жағдайларда қорғаныс экрандарының қалыңдығының артуына байланысты қамтамасыз етілмейді. Сондықтан кездейсоқ сигналдарды логикалық таңдауға, сақтау құрылғыларының элементтерін қайталауға және олардағы ақпаратты мерзімді қайта жазуға негізделген басқа әдістер қолданылады. ~200-800 км биіктікте ҒА ұшқан кезде атомарлы оттегі ағынының әсерінен полимерлі материалдар массасының жоғалуы және олардың қасиеттерінің өзгеруі, әсіресе белсенді өмір сүру мерзімі ұзақ ҒА үшін бұл мәселе әлі де өзекті болып отыр. ҒКФ-тың материалдарға жан-жақты әсер етуіндегі синергиялық әсерлер әлі күнге дейін нашар зерттелген. Қазір бұл бағыттағы зерттеулерге көп көңіл бөлінуде. Ғарыш жүйелерінің жерге жақын ғарыш ортасына әсер етуімен байланысты проблемалардың ішінде бүгінгі таңда ең бастысы ғарыш қоқысы мәселесі болып табылады. Зымыран-ғарыш техникасының ғарыштық ортаға әсерінің басқа түрлері әлі аз зерттелген және олардың қауіптілік дәрежесін бағалау өте қиын. Сондықтан қазір объективті ғылыми деректер негізінде ғарыштық ортаға әртүрлі әсер етудің шекті рұқсат етілген деңгейлерін анықтау өте маңызды, мысалы, мұндай деңгейлер жердегі экономикалық қызметте белгіленгендей. Перспективалық зерттеулердің міндеттерін тұжырымдай отырып, осы мәселелердің көпшілігін шешу қазіргі уақытта жүргізіліп жатқанын және олардың кейбіреулері ішінара шешілгенін атап өткен жөн. Алайда, бұл жерде ҒА-ның қоршаған ортамен өзара іс-қимылын зерттеудегі жетістіктер жақын болашақта дәл осы міндеттерді шешуге байланысты болатынын атап өту маңызды. Осындай негізгі міндеттердің қатарында: динамикалық модельдерді қоса алғанда, ғарыштық ортаның жаңартылған модельдерін әзірлеу; өзара іс-қимыл процестерін компьютерлік үлгілеу үшін инженерлік математикалық модельдер мен бағдарламалық қамтамасыз етуді әзірлеу; ҒА жұмыс істеуін болжау және талдау үшін сараптамалық жүйелерді, оның ішінде нақты уақыт режимінде жұмыс істейтін жүйелерді құру; жаңа буынды зертханалық сынақ қондырғыларын жасау; ғарыштық ортадағы жағдайларды, ҒА-ға ҒКФ әсерін, сондай-ақ қоршаған ғарыштық ортаға ҒА кері әсерін зерттеу бойынша кешенді эксперименттер жүргізу; Халықаралық стандарттау ұйымының (ISO) қамқорлығымен ғарыштық орта модельдері және ҒА сынау әдістері бойынша халықаралық стандарттарды әзірлеу); ЖЖҒК мониторингі және жер маңындағы ортаға техногендік әсерлерді құқықтық реттеу. Ғарыш техникасында наноматериалдар мен олардың негізіндегі өнімдерді қолдану жақын болашақта үлкен орын алатындықтан бөлек тоқталу керек. Қазіргі уақытта ҒА наноқұрылымды қорғаныштық және ТРЖ құру, ашық ғарыш жағдайларында жұмыс істейтін үйкеліс тораптарында наноматериалдарды қолдану, ҒА жабдықтарының әртүрлі наносенсорлары мен басқа элементтерін дайындау мүмкіндіктеріне іздестіру зерттеулері жүргізілуде. Кейбір талқыланған бірыңғай жобаларды іске асыру ғарыш техникасын жобалау әдістерінде түбегейлі өзгерістерге әкелуі мүмкін. Алайда, зымыран-ғарыш техникасының өнімдеріне наноматериалдар мен наноқұрылымдарды енгізу ҒКФ-тың материалдарға әсер ету процестері туралы көптеген физикалық идеяларды қайта қарау және осы процестерді зерттеудің жаңа әдістерін құру қажеттілігімен байланысты. Мысалы, наноматериалдар мен наноқұрылымдарға радиациялық әсер ету кезінде ядролық өзара әрекеттесу өнімдерінің, атап айтқанда, қайтару ядроларының өзара әрекеттесу аймағынан кетуі қарастырылып отырған құрылымдағы зат мөлшерін және бастапқы сәулелену энергиясының бөліну кеңістігін айтарлықтай өзгертеді. Сондықтан, бұл жағдайда дәстүрлі түсіндіруде "сіңірілген доза" ұғымы физикалық мағынасын ішінара жоғалтады және ағып жатқан процестердің ерекшеліктерін зерттеу негізінде нанодозиметрияда қолдануға болатын жаңа физикалық ұғымдар мен терминдерді жасау қажет. Наноматериалдардың иондық тозаңдануы, олардың жердің жоғарғы атмосферасының бейтарап атомдық оттегімен шашырауы, ғарыштық шаң бөлшектерінің және басқа процестердің әсеріне қатысты осындай ескертулер жасалуы мүмкін. Наноматериалдарды ғарыш техникасында қолдану мәселесінің маңыздылығы мен жаңалығын ескере отырып, арнайы бөлім оны қарастыруға арналады. жүктеу/скачать 5,17 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|