Обзор конструкций радиационных экранов космических обсерваторий

Шаенко А.Ю.

Москва, 2007

Содержание

Содержание 2

Введение 3

1. Требования к радиационным экранам 5

2. Конструкции радиационных экранов 6

2.1. Радиационный экран инфракрасной обсерватории JWST 7

2.2. Радиационный экран оптической обсерватории Gaia 10

2.3. Радиационный экран обсерватории TPF-C 13

3. Некоторые виды конструкций поддерживающих структур радиационных экранов 17

Список использованных источников 21

Введение

Рефлекторы современных космических обсерваторий охлаждаются до криогенных температур для снижения уровня внутренних шумов и повышения чувствительности приемной аппаратуры. Охлаждение может быть как активным, с помощью различных холодильных машин, так и пассивным, с помощью создания препятствий освещению приемной аппаратуры прямым или отраженным солнечным излучением. Возможно также комбинированное охлаждение.

Задачу создания тени, в которой работают приемные устройства обсерваторий, решают радиационные экраны – комплекс устройств и механизмов для снижения или значительного ослабления интенсивности прямой и отраженной солнечной радиации в защищаемой области пространства.

Радиационные экраны, в зависимости от способа охлаждения, виду экранируемой зоны, количества термоизолирующего слоев материала, раскрываемости подразделяются на различные виды.

По способу охлаждения:

• с неохлаждаемым экраном,

• с активно-охлаждаемым экраном,

• с частично-охлаждаемым экраном.

По виду экранируемой области:

• со сферической охлаждаемой зоной (космический аппарат полностью окружен экраном),

• с внутренней охлаждаемой зоной (защищается область внутри незамкнутой системы экранов),

• с охлаждением одной стороны (защищается одна сторона космического аппарата).

По раскрываемости:

• экран неподвижно закреплен на корпусе,

• экран выполнен раскрывающимся из транспортного в рабочее положение.

В настоящей работе рассматриваются конструкции современных или перспективных обсерваторий оптического, инфракрасного и радиодиапазона электромагнитных волн с неохлаждаемыми, одно- и многослойными раскрывающимися радиационными экранами с внутренней охлаждаемой зоной. Так как габаритные размеры рассматриваемых радиационных экранов достигают десятков метров, то это позволяет отнести их к большим космическим конструкциям.

1. Требования к радиационным экранам

К радиационным экранам, как к любым устройствам и механизмам космических аппаратов, предъявляются требования по снижению стоимости разработки, изготовления, испытания, выведения, эксплуатации и утилизации, и, соответственно, предъявляются требования по снижению массы, габаритных размеров в транспортном положении и повышению надежности работы. Кроме того, к радиационным экранам, как к большим космическим конструкциям, могут предъявляться требования по обеспечению достаточно высоких первых частот собственных колебаний. И, наконец, к радиационным экранам как к средствам пассивной термоизоляции предъявляются требования по обеспечению температурного режима, формы и размеров охлаждаемой области.

Удовлетворение этих противоречивых требований производится с помощью оптимального конструирования радиационных экранов.