ФОТОГРАМЕТРИЯ , ЛАЗЕРНО СКАНИРАНЕ , СПЪТНИКОВИ ИЗСЛЕДВАНИЯ
НОВИ МАТЕРИАЛИ И ТЕХНОЛОГИИ ЗА СПЪТНИКОВИ СИСТЕМИ , КОСМИЧЕСКИ ИЗСЛЕДВАНИЯ И НАЗЕМНИ ПРИЛОЖЕНИЯ
Проф . д-р Димитър Теодосиев , доц . д-р инж . Анна Бузекова-Пенкова , ИКИТ-БАН
SUMMARY
The applications of spherical sensors , with glass-carbon coatings on their work surfaces , for measuring constant DC and variable AC electric fields from satellite systems , in the study of various physical processes in near-Earth plasma , using a new method of compaction and coating with GC . The development of the technology for the use of GC coatings in sensors for satellite experiments , including on board of the ISS and its advantages over other materials used for this purpose in various international satellite projects has been traced .
Keywords : processes in the ionospheric-magnetospheric plasma , sensors , satellite systems , electric fields , glassy carbon
РЕЗЮМЕ
Разгледани са приложенията на сферични сензори със стъкловъглеродни покрития на работните им повърхности за измерване на постоянни ( DC ) и променливи ( АС ) електрични полета от борда на спътници и спътникови системи , при изследване на различни физични процеси в околоземната плазма , с използването на един нов метод за уплътняване и покриване със СВ . Проследено е развитието на технологията за използване на СВ покрития в сензори за спътникови експерименти и системи , включително и на борда на МКС и нейните предимства , спрямо други материали , използвани за тази цел , в различни международни спътникови проекти .
Ключови думи : процеси в йоносферномагнитосферната плазма , сензори , спътникови системи , електрични полета , стъкловъглерод
1 . ВЪВЕДЕНИЕ
Изследване на процесите , свързани с преноса на енергия в системата слънчев вятър , магнитосфера , йоносфера , атмосфера , са обект на много международни научни програми и проекти . Тяхната значимост се определя от ефектите , които нанасят върху климата на Земята , човешкото здраве , мобилните комуникации и други актуални проблеми , свързани с развитието на нови технологии и усвояване на околоземното пространство .
Космическите спътникови системи , включващи обикновено няколко спътника , опериращи едновременно на различни орбити , са в основата на реализирани и действащи научни програми в областта на изучаване процесите в околоземната плазма и техните взаимовръзки . Този процес е съпътстван и от комплекс наземни измервания на параметри на околната среда .
За постигане на висока достоверност при анализа на получените данни от измерваните параметри на околоземното пространство от борда на спътниците , е важно да се осигури необходимата точност на измерванията , което поставя строги изисквания към качествата на използваните сензори . Това в много голяма степен се отнася и за качествата на използваните материали при изготвяне на сензорите , защото те трябва да работят в среда , характеризираща се с резки промени в температурата , концентрацията на околната плазма , потоците заредени частици , възможността за бомбандиране на работните им повърхности от микрометеорити , висок вакуум , специфични изисквания към вибрационни и ударни натоварвания и др .
В хода на развитие на техниките и методите за измерване на постоянни и променливи електрични полета в космическата плазма , са използвани различни материали за изработване на сензорите . Основното изискване към тези материали се определя от необходимостта да се увеличи точността и чувствителността на измерванията . Точността на измерванията на електрични полета , по метода на двойната сонда [ 1 ], [ 2 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 14 ], [ 15 ], силно зависи от вариациите на функцията на отделителната работа за електроните по работните повърхности на сондите , вследствие на облъчването им със слънчева радиация в открития космос . Измервания на големината на отделителната работа за електроните по повърхностите на образци със стъкловъглеродни ( СВ ) покрития , или от монолитен стъкловъглерод , показват най-висока стойност ( около 5,05 eV за монолитен СВ ), което предполага малка фотоемисия , в сравнение с другите използвани по-рано материали ( сребро , злато , аквадаг и др .) и осигурява минимални вариации от точка в точка , по повърхността на сондите [ 17 ], [ 21 ].
Вариациите на функцията на отделителната работа за електроните по повърхностите на всяка сонда , влияе по сложен начин върху големината на колектирания ток , особено в случаите на нехомогенна плазма , каквато е йоносферно-магнитосферната плазма , и е особено съществено за експерименти на борда на въртящи се спътници . Разликите в плаващите потенциали за отделните сонди , по отношение на околната плазма , могат да доведат до допълнителни електрически сигнали , многократно превишаващи изследваните естествени такива . Този факт определя необходимостта от максимална идентичност на физико-химични и геометрични характеристики на чувствителните елементи на сондите .
Чувствителните елементи ( ЧЕ ) на датчиците представляват кухи разглобяеми тънкостенни сфери с дебелина на стените 2 мм , изработени от графит и покрити със стъкловъглерод ( фиг . 1 ). Избрана е сферичната форма , за да се постигне симетрия във всички случаи на несиметрична геометрия . Например , при несферичен датчик може да съществува положение , зависещо от площта на зоната , незащитена от слънчевата светлина . По
ГКЗ 3-4 ’ 2022 9