2. Конструкции радиационных экранов

Рассматриваемые в настоящей работе радиационные экраны состоят из следующих основных элементов:

экранно-вакуумной теплоизоляции,
раскрывающейся поддерживающей структуры,
соединяющих устройств.

Теоретически возможны самые разнообразные виды исполнения всех трех элементов, поэтому сначала рассмотрим конструкции радиационных экранов современных и перспективных космических обсерваторий, а затем некоторые варианты конструктивных исполнений раскрывающейся поддерживающей структуры, как основного элемента, обеспечивающего форму и размеры защищаемой зоны, а также требуемые частоты собственных колебаний.

2.1. Радиационный экран инфракрасной обсерватории jwst

Проект создания космической инфракрасной обсерватории имени Джейма Вебба (JWST), проводимый NASA – один из наиболее проработанных в настоящее время. Обсерватория готовится к запуску в 2013 году. В настоящее время системы космического аппарата спроектированы, производится их изготовление и испытания. Среди прочих изготовлен и испытывается технологический образец радиационного экрана.

Радиационный экран JWST представляет собой в плане неправильный шестиугольник, состоящий из пяти слоев теплоизолирующего материала (капрон, с напыленными слоями алюминия и кремния). Роль несущего каркаса исполняют шесть раскладывающихся штанг и поддерживающие тросы.

Внешний вид обсерватории показан на рисунке 1.

Рисунок 1. Внешний вид космического телескопа им. Дж. Вебба.

Основные параметры радиационного экрана:

габаритные размеры 32.8 м х 14.2 м,
пять слоев термоизолирующего материала на основе капрона,
первые пять собственных частот колебаний: 0.23 Гц, 0.32 Гц, 0.44 Гц и 0.54Гц,
температура аппаратуры в защищаемой области: меньше 50К.
примерная масса: 200 кг.

Схема устройства радиационного экрана и его основные параметры показаны на рисунке 2.

Рисунок 2. Конструкция и основные параметры радиационного экрана космического телескопа им. Дж. Вебба.

1. Передние поддерживающие штанги (2 шт.), 2. Боковые поддерживающие штанги (2 шт.), 3. Задние поддерживающие штанги (2 шт.), 4. Пять слоев термоизолирующего материала на поддерживающих тросах, 5. Концевые поддерживающие штанги (6 шт.), 6. Первичная экранно-вакуумная теплоизоляция

Радиационный экран развертывается в следующей последовательности:

1. Транспортное положение,

2. Раскрытие первичной экранно-вакуумной теплоизоляции,

3-4. Раскрытие задних поддерживающих штанг,

5-6. Раскрытие передних поддерживающих штанг,

7. Раскрытие концевых поддерживающих штанг и натяжение поддерживающих штанг. Рабочее положение радиационного экрана.

Последовательность развертывания радиационного экрана показана на рисунке 3.

Рисунок 3. Последовательность развертывания радиационного экрана

2.2. Радиационный экран оптической обсерватории Gaia

Космическая обсерватория Gaia, воздаваемая Европейским космическим агентством, в настоящее время находится на этапе проектирования и отработки необходимых технологий. Так, в 2005 году было проведено успешное испытание развертывания макета радиационного экрана.

Радиационный экран Gaia представляет собой правильный двенадцатиугольник диаметром 11 м. Шесть секций двенадцатиугольника выполнены несущими, состоящими из двух частей. Теплоизолирующим материалом экрана является капрон с алюминиевым покрытием. Экран состоит из двух слоев материала, разделенных промежутком в 130 мм. Несущий каркас одной секции – квадратная в плане пластина у места крепления к корпусу космического аппарата и Х-образная в плане поддерживающая конструкция.

Внешний вид обсерватории показан на рисунке 4.