Российские ученые создали уникальную защиту от радиации

Специалисты холдинга «Российские космические системы» (РКС, входит в Госкорпорацию «Роскосмос») разработали инновационное радиационно-защитное покрытие радиоэлектронной аппаратуры, превосходящее иностранные аналоги по экономическим и технологическим характеристикам. Его применение позволит продлить сроки работы российских спутников на орбите, уменьшить массу и габариты приборов космического назначения и дать новый импульс развитию малых космических аппаратов. Кроме ракетно-космической промышленности инновационное покрытие будет применяться в атомной энергетике и медицине. Разработка представлена на авиакосмическом салоне МАКС-2017. 

Космическая радиация – один из ключевых негативных факторов, влияющих на продолжительность работы космических аппаратов. Под воздействием ионизирующих излучений в структуре материалов возникают дефекты, изменяются их механические и электронные свойства. Особенно губительна радиация для электроники космических аппаратов. По мере накопления дозы от ионизирующего излучения происходит деградация характеристик устройства, что зачастую приводит к выходу из строя комплектов приборов или всего космического аппарата. 

Для защиты наиболее чувствительных компонентов космических аппаратов применяются алюминиевые корпуса, что существенно увеличивает их габариты и вес. Разработанное в РКС специальное покрытие для защиты электроники от радиации позволяет решить эту проблему. 

Инженер-исследователь РКС, разработчик радиационно-защитного покрытия Федор Вилков: «Наше решение даст большую свободу разработчикам и позволит им создавать более сбалансированные по соотношению веса и защищенности приборы. Покрытие, в отличие от корпусов, позволяет действовать более точечно, защищая не весь прибор, а только его наиболее уязвимые элементы. При этом все проведенные тесты и испытания демонстрируют, что разработанный нами защитный состав как минимум в 2–2,5 раза эффективнее аналогичного по толщине слоя алюминия». 

Радиационно-защитное покрытие представляет собой многослойную структуру, состоящую из чередующихся слоев с разным эффективным атомным номером. Такая структура не только останавливает налетающие частицы, но и эффективно поглощает образовавшееся в результате их рассеивания тормозное излучение. 

Важнейшей особенностью, отличающей созданное в РКС радиационно-защитное покрытие от лучших мировых аналогов, является простота его нанесения. Для выполнения этой операции не требуется специальное «чистое» помещение и сложное оборудование. При этом стоимость российского покрытия по сравнению с французскими и американскими аналогами отличается в несколько раз.

Еще одним преимуществом разработки РКС является возможность его применения на низких околоземных орбитах, что особенно актуально для перспективных малых космических аппаратов, аппаратов ДЗЗ и Международной космической станции. 

На низких орбитах присутствует атомарный кислород, который вызывает эрозию приповерхностных слоев материалов. В составе разработанного в РКС покрытия использовали неорганическую матрицу – связующие слои неорганических веществ, устойчивые к воздействию атомарного кислорода.

Применение защитного покрытия расширит номенклатуру компонентной базы для малых космических аппаратов. Обработка составом позволит для повышения радиационной стойкости использовать даже обычные промышленные микросхемы, стоимость которых иногда в разы меньше специальной «космической» электроники. 

Сейчас радиационно-защитное покрытие проходит испытания. В ходе тестирования, которое специалисты РКС проводили вместе с коллегами из Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» (НИЯУ МИФИ), покрытие, задействованное в качестве дополнительной защиты алюминиевого корпуса, повысило показатель ослабления потока частиц в 4–7 раз. 

После завершения испытаний радиационно-защитное покрытие планируется использовать в бортовой аппаратуре космического назначения, производящейся в РКС. При этом, учитывая высокие экономические и технологические характеристики разработки, оно может использоваться на Земле – для обеспечения защиты медицинской техники или элементов оборудования атомных реакторов.