CC BY
77Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов
УДК 621.396.67:629.78.01
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТРЕБОВАНИЙ ГАЗОВЫДЕЛЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В ИЗДЕЛИЯХ КОСМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ
С. Д. Крючек
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
E-mail: ksd@iss-reshetnev.ru
Описаны повреждающие факторы космического пространства, представлены требования по газовыделению материалов космического назначения, предложен способ и результаты снижения газовыделения покрытия ОСО-С.
Ключевые слова: газовыделение, вакуум, терморегулирующие покрытия, деградация, терморадиационные коэффициенты, обезгаживание.
PROVIDING OUTGASSING REQUIREMENTS FOR APPLICATIONS IN SPACECRAFTS
S. D. Kryuchek
JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: ksd@iss-reshetnev.ru
The article describes damage factors of space environment and presents requirements for the outgassing materials for space purposes. The researchers propose a method to reduce outgassing of the OSO-S coating.
Keywords: outgassing, vacuum, thermal control coatings, degradation, thermoradiation coefficients, degassing.
В условиях орбитального полета КА на материалы внешних поверхностей воздействуют повреждающие факторы космического пространства: различные виды излучений, вакуум, температура, собственная внешняя атмосфера (СВА). Воздействие этих факторов приводит к изменению свойств и ухудшению рабочих характеристик материалов, что сказывается на качестве и сроках работы КА в целом [1].
Повреждающее действие СВА КА проявляется вследствие изменения газодинамических характеристик вокруг КА и конденсации загрязняющих продуктов на внешних поверхностях КА. Вещества, осаждающиеся из СВА на наружной поверхности КА, состоят, главным образом, из органических соединений с большой молекулярной массой и низким давлением насыщенных паров. Основным источником высокомолекулярных органических соединений являются продукты газовыделения полимерных материалов наружных поверхностей КА, в том числе терморегу-лирующие покрытия (ТРП) [2; 3].
Образованию пленок загрязняющих продуктов на внешних поверхностях КА способствует ионизирующее излучение, приводящее к фото- и радиационному сшиванию органических соединений и образованию малолетучих полимеризованных пленок. Загрязнения вызывают деградацию терморадиационных и оптических характеристик критических поверхностей КА таких как: солнцезащитные экраны, защитные стекла фотогенерирующих частей солнечных батарей, чувствительные элементы оптико-электронной и оптической бортовой аппаратуры, ТРП радиаторов системы терморегулирования (СТР) [4; 5].
Поэтому к неметаллическим материалам изделий космической техники предъявляются высокие требования по величине газовыделения. В соответствии ГОСТ Р 50109 потеря массы (ПМ) не должна превышать 1,0 %, а величина легкоконденсирующихся веществ (ЛКВ) не должна превышать 0,1 %. Для материалов, имеющих превышение допустимых критериев, проводят обезгаживание - процедуру вакуумно-теплового воздействия.
В составе радиаторов СТР изделий АО «ИСС» применяется покрытие типа «солнечный отражатель» -ОСО-С. Например, в изделиях на базе платформы «Экспресс-4000» общая площадь покрытия составляет более 20 м2. Покрытие состоит из элементов - пластин из радиационно-стойкого оптического стекла толщиной ~0,1 мм, с напыленным слоем серебра. Элементы приклеиваются к поверхности радиаторов эластичным клеем на основе кремнийорганического каучука СКТН-А. В связи с наличием в каучуке соединений, способных испаряться в вакууме, этот клей имеет повышенные параметры газовыделения: ПМ до 5 % и ЛКВ до 0,7 %. Поэтому сборки с покрытиями ОСО-С обезгаживают, прогревая в вакууме при температуре плюс 100 °С в течение 100 час.
В России малогазящие клеи с необходимым комплексом параметров не выпускаются. Современный зарубежный клей для покрытия 08Я (аналог ОСО-С) с низким газовыделением - БС93500 имеет высокую цену ~12 тыс. $/кг и его применение потребует полного освоения и квалификации новой технологии.
В АО «ИСС» разработана технология снижения газовыделение клея путем предварительного обезга-
Решетневскуе чтения. 2017
живания в вакууме основы клея - каучука СКТН-А до введения катализатора. На рисунке представлены параметры газовыделения клея, изготовленного из каучука СКТН-А в исходном состоянии, после обезгажи-вания и 6 месяцев хранения. После обезгаживания каучука ПМ клея снизилась с 2,10 до 0,21 %, а ЛКВ с 0,65 до 0,02 %. После 6 месяцев хранения ПМ клея незначительно увеличился с 0,21 до 0,37, а ЛКВ с 0,02 до 0,04.
б
Параметры газовыделения клея, изготовленного из каучука СКТН-А и в исходном состоянии, после обезгаживания и после хранения 6 мес: а - ПМ; б - ЛКВ
Испытания образцов покрытий ОСО-С, изготовленных с использованием обезгаженного каучука показали, что покрытие соответствует требуемым параметрам, обеспечивает заданные эксплуатационные и технологические характеристики. Обезгаженный каучук СКТН-А допускает хранение в течение 6 месяцев в герметичной таре в условиях хранения отапливаемого склада.
Применение клея на основе обезгаженного каучука СКТН-А позволяет изготавливать покрытия с низ-
ким газовыделением на уровне зарубежных аналогов, исключая необходимость длительного обезгаживания покрытий в вакууме, что значительно сокращает сроки и трудоемкость изготовления покрытий. По предварительным расчётам применение обезгаженного каучука позволит снизить трудоемкость изготовления в ОА «ИСС» одной сборки с покрытием типа ОСО-С площадью ~20 м2 на ~40 чел/дней.
В настоящее время в АО «ИСС» планируются работы по внедрению технологии предварительного обезгаживания каучука СКТН-А в жидкой фазе.
Библиографические ссылки
1. Михайлов М. М. Прогнозирование оптической деградации терморегулирующих покрытий космических аппаратов. Новосибирск : Наука, 1999. 192 с.
2. Михайлов М. М. Фотостойкость терморегули-рующих покрытий космических аппаратов. Томск : Изд-во Томского ун-та, 2007. 380 с.
3. Акишин А. И. Космическое материаловедение : учеб. пособие. М. : НИИЯФ МГУ, 2007. 209 с.
4. Михайлов М. М. Радиационное и космическое материаловедение. Томск : Изд-во Томского ун-та, 2008. 440 с.
5. Space Vehicle Mechanism: Elements of Successful Design, Edited by Peter L. Conley, John Wiley & Sons, Inc, 1998. P. 603-619.
Referenes
1. Mikhailov M. M. Prognozirovanie opticheskoi degradatsii termoreguliruyushchikh pokrytii kosmicheskikh apparatov [Forecasting of optical degradation of thermoregulatory coatings of space vehicles]. Novosibirsk, Nauka Publ., 1999. 192 p.
2. Mikhailov M. M. Fotostoykost' termoreguliruyushchikh pokrytiy kosmicheskikh apparatov [Photostability of thermoregulatory coatings of space vehicles]. Tomsk : Tomsk University Press, 2007. 380 p.
3. Akishin A. I. Kosmicheskoe materialovedenie [Space Materials Science]. M. : SINP MSU, 2007. 2009 p.
4. Mikhaylov M. M. Radiatsionnoye i kosmicheskoye materialovedeniye [Radiation and space materials science]. Tomsk : Tomsk University Press, 2007. 440 p.
5. Space Vehicle Mechanism: Elements of Successful Design, Edited by Peter L. Conley, John Wiley & Sons, Inc, 1998. P. 603-619.
© Крючек С. Д., 2017
а
