Современная электроника №5/2023

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ 61 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 5 / 2023 большего удаления Юпитера от Солн - ца из этих трёх планет . Обратимся к вопросу вторичных излучений , вызванных взаимодей - ствием космического излучения с мате - риалами конструкций . Это наиболее актуально для крупногабаритных меж - планетных КА и иных космических объектов , к которым относится и МКС . Для обеспечения защиты от прони - кающей радиации экран должен одно - временно замедлять быстрые нейтро - ны ( протоны ) до уровня тепловых , поглощать нейтроны ( протоны ) и пре - дотвращать дальнейшее распростране - ние гамма - квантов . Это предполагает содержание в материале водородосо - держащих материалов , обладающих высокой способностью к замедлению нейтронов ( протонов ), и тяжёлых мате - риалов , эффективно защищающих от действия гамма - излучения [6]. С другой стороны , описывая взаимо - действие заряженных частиц с аппа - ратурой космических аппаратов , необ - ходимо учесть возможность усиления дозовых нагрузок на ЭРИ в составе бортовой аппаратуры космических аппаратов за счёт тормозного излуче - ния , создаваемого частицами космиче - ского пространства в корпусах аппара - туры и космических аппаратов . В [11] установлено , что за счёт этого эффекта может происходить увеличение погло - щённой дозы ИИ космического про - странства в 2–5 раз в чувствительном объёме ЭРИ МОП - технологий . Расчё - ты производились для ЭРИ , применя - емых в составе бортовой аппаратуры КА , функционирующих на высокой круговой ( Н = 20 000 км ) и геостацио - нарной орбитах . В [12] методом Монте - Карло так - же определён вклад в поглощённую дозу радиации тормозного излуче - ния на геостационарной орбите вну - три космического аппарата . При моде - лировании учитывались фотоэффект , Комптон - эффект , рождение электрон - позитронных пар в поле ядра атома . Эти процессы достаточно подробно изучены и описаны [6]. Вернёмся к наиболее актуальным полётам на орбитах Земли . Как упоминалось ранее , уровень воз - действующих излучений и преоблада - ющий тип частиц при полетах на орби - тах Земли зависит от типа орбит , на которых функционируют КА . Рассмо - трим более подробно этот вопрос . Искусственные спутники Земли , исходя из решаемых задач , функци - онируют на определённых околозем - ных орбитах , характеризующихся различными радиационными усло - виями . В табл . 2.1 приведены примеры орбит с различными параметрами . Высота орбиты международной кос - мической станции постоянно меняется в диапазоне от 340 до 417 км над уров - нем моря . Данный диапазон высот выбран по целому ряду причин как оптимальный . Например , переход с 360- километровой орбиты на 410- кило - метровую позволил заметно снизить расход топлива на поддержание орби - ты , но увеличил дозу облучения эки - пажа примерно на 20%. Бо́льшая часть сбоев в работе элек - тронной аппаратуры происходит в районе магнитной аномалии в райо - не Южной Атлантики . Именно здесь радиационные пояса « провисают » над Землей . Увеличение интенсивностей потоков протонов РПЗ и вызываемых ими сбоев наблюдается также в припо - лярных областях . Эта ситуация отра - жена в табл . 2.2. В [13] описаны радиационные усло - вия на геостационарной орбите ( ГСО ), которая широко используется для спут - ников связи . Геостационарная орбита ( ГСО ) широко используется потому , что выве - денный на неё КА имеет одинаковую угловую скорость с расположенной под ним точкой земной поверхности , и , следовательно , он постоянно нахо - дится над этой точкой ( отсюда назва - ние орбиты ), создавая тем самым очень удобные условия для ретран - сляции через него радиосигналов . Поэтому геостационарные КА рабо - тают преимущественно в космических системах радиосвязи и телевидения , хотя некоторые из них используют - ся для решения геофизических и метеорологических задач . Рис . 5. а ) величина поглощённой дозы за защитным экраном толщиной 8 мм (Al) в магнитосфере Юпитера на различном расстоянии от него : 1 – суммарная доза ; 2 – от электронов ; 3 – от протонов ; б ) зависимость мощности поглощённой дозы от толщины защитного экрана (Al) для орбит спутников Юпитера : 1 – Европа ; 2 – Ганимед ; 3 – Каллисто D , рад 10 5 10 4 10 3 10 2 10 1 10 –1 1 2 3 10 –3 10 –5 10 –7 10 –1 10 0 10 1 2 6 10 14 P , рад ˜ с –2 L , 㠘 см –2 r , R ю Ио Европа Ганимед Таблица 2.1. Параметры орбит Орбита Высота , км Наклон , градусы Орбита МКС 350…400 51,6 Солнечно - синхронная орбита ( ССО ) 800…1000 90…100 Геостационарная орбита ( ГСО ) 35 790 0 Орбита спутников системы ГЛОНАСС 19 100 64,8 Высокоэллиптическая орбита спутника типа « Молния » ( ВЭО ) 500/39 660 65 Низкие полярные орбиты 200…2000 Более 70 Таблица 2.2. Число одиночных сбоев за сутки интегральных микросхем динамической памяти на разных орбитах Излучение Низкая h = 648 км , i = 18º Полярная h = 1400 км , i = 85º ГСО ГКЛ + СКЛ 5,6 ×10 –6 0,014 0,39 РПЗ 0,83 8,3 0