Одним из важных направлений развития космических технологий является резкое снижение размеров и веса космических аппаратов. Это стало возможным в результате развития микроэлектронных и наноэлектронных приборов и устройств. Так, например изготовление одного экземпляра спутника PhoneSat обходится в настоящее время от 3.5 до 7 тысяч долларов, что значительно дешевле стоимости изготовления любого другого типа искусственных спутников. При этом стоимость с каждым годом снижается. Такие низкие затраты объясняются тем, что при конструировании наноспутников и пикоспутников используются в основном новейшие электронные компоненты и устройства серийного производства. Важным вопросом остаётся вопрос их организации диагностики и передачи информации о работе бытовой электроники в жестких космических условиях. Для контроля и диагностики таких микроспутников необходимо применение новых подходов и требований к контрольно-измерительной технике. В настоящее время космические аппараты, можно классифицировать по их весу:
Классификация спутников малых размеров
|
Большие |
Более 1000 кг |
|
Малые (Миди) |
500 – 1000 кг |
|
Миниспутники |
100 – 500 кг |
|
Микроспутники |
10 – 100 кг |
|
Наноспутники |
1 – 10 кг |
|
Пикоспутники |
Менее 1 кг |
Для функционирования наноспутников необходимо создание принципиально новой системы их диагностики. Требования к системе диагностики наноспутников так же изменяются – это повышение точности измерений параметров и резкое снижение веса и размеров диагностических систем (датчиков, систем обработки и передачи информации диагностической информации).
Одним из направлений по диагностике наностпутниковых и пикоспутниковых космических аппаратов, может стать направление по применению контрольно – измерительных систем и датчиков контроля на основе современных достижений науки и техники – волоконно-оптических технологий. Данные типы систем и датчиков, успешно применяются в различных отраслях промышленности, как наиболее надёжные и обладающие рядом неоспоримых преимуществ, таблица /1/. Они обладают:
- высокой чувствительностью;
- широким динамическим диапазоном;
- невосприимчивостью к электромагнитным помехам;
- легкостью к мультиплексированию;
- конструктивной простатой низкой стоимостью;
- многопараметровой чувствительностью;
- не требуют искрогашения.
По нашему мнению наиболее важными характеристиками для контроля наноспутников могут быть температура (её изменения могут быть в приделах, от минус 200 до плюс 200 градусов Цельсия), радиация, механические воздействия и т.д.
Для измерения влияния температуры в наземных условиях на стадии тестирования, можно использовать волоконно-оптическую систему диагностики на основе эффекта Рамана /1 стр. 94/. В основе лежит принцип объединения способа измерения температуры по обратному рассеянию Рамана, со способом измерения расстояния по времени прихода отраженного оптического импульса.
Для контроля температуры на орбите можно применять датчики на основе дифракционных решётках Брегга или волоконно-оптического датчика внешнего интерферометра Фабри-Перо /1 стр. 99/. Размеры самого датчика 12 миллиметров длина и 4 миллиметра диаметр, что соизмеримо с размерами микроспутников.
Волоконно-оптические радиационные датчики выдерживают высокие температуры и давления, а также агрессивные, коррозийные и абразивные среды и потоки /1, 2/.