10 / 16
Некоторые аспекты термовакуумной отработки малоразмерных космических аппаратов
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2017. № 2
37
При выведении МКА на орбиту происходит изменение давления: на уровне
океана оно составляет примерно 760 мм рт. ст., в глубоком вакууме — порядка
1 ∙
9
10
мм рт. ст. на высоте 3000 км. Воздействие глубокого вакуума обусловле-
но процессом испарения, потерей массы и изменением коэффициента трения.
Процесс испарения компонентов материала определяется давлением паров
компонентов и различен для чистых металлов, сплавов, других неорганических
материалов и материалов на органической основе. При поддержании для каж-
дого материла на органической основе температуры в диапазоне 200…300
С в
вакууме происходит потеря до 10 % массы вещества. Влияние вакуума на трение
определяется изменением состояния поверхности материалов, ухудшением теп-
лопередачи, испаряемостью жидких и твердых смазывающих материалов, име-
ющих высокое давление паров. Важным обстоятельством является то, что глу-
бокий вакуум меняет параметры передачи теплоты между телами: в этом случае
имеет место только излучение и теплопроводность. Приведенные факты под-
тверждают необходимость измерения тепловых параметров материалов и тер-
моинтерфейсов в вакууме. Выделяют несколько этапов ТВИ по параметру «Дав-
ление в ТВК» [12]:
безвакуумный — проверка работоспособности объекта испытания в за-
крытой ТВК при нормальном атмосферном давлении;
низковакуумный — проверка работоспособности при вакууме на уровне
1 ∙ 10
4
мм рт. ст.;
глубоковакуумный — проверка работоспособности при уровне вакуума
1 ∙ 10
6
...1 ∙ 10
7
мм рт. ст.
В космическом пространстве возможен большой градиент действующих
температур. Малоразмерный КА взаимодействует с космическим вакуумом,
температура которого приближается к 4 K. В зависимости от положения в про-
странстве и ориентации МКА относительно Солнца (для околоземного косми-
ческого пространства) и применяемых внешних покрытий температура элемен-
тов МКА может достигать 400…450 K. В большинстве случаев температурный
диапазон элементов конструкции МКА составляет 77…400 K.
Большой диапазон рабочих температур влияет на работоспособность опти-
ко-механических устройств спутника, стабильность характеристик ЭРИ, тепло-
вых развязок, а также механизмов раскрытия. Температурный фактор оказыва-
ет большое влияние на объект испытания — МКА, особенно если в состав объ-
екта входят микроэлектронные компоненты, элементы, чувствительные к тем-
пературным деформациям (оптические системы), различные клеи и другие эле-
менты, свойства которых меняются с изменением температуры.
Рассмотренный температурный фактор позволяет определить температур-
ные режимы при проведении различных ТВИ в ТВК. Выделяют нормальные
температуры –40…50
С — допустимый диапазон температур работы элемент-
ной базы; низкотемпературный –50…80
С; криогенно-температурный: 77 K —
температура кипения жидкого азота; 55 K — температура кипения жидкого кис-
лорода; 4 K — температура кипения жидкого гелия.