CC BY
20<Тешетневс^ие чтения. 2016
References
1. ECSSE-ST-50-12CSpaceWire-Links, nodes, routers and networks. European Cooperation for Space Standardization (ECSS), 2008. 129 p.
2. Shakhmatov A. V., Chekmarev S. A., Khanov V. Kh., Vergazov M. Yu. Vestnik SibGAU. 2012. № 4(44). P. 148-151.
3. Vergazov M. Yu., Chekmarev S. A. Materialy XV Mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii «Reshetnevskie chteniya» (Materials XV Mezhdunarodnoy nauchnoy conference Reshetnev reading), Krasnoyarsk, 2011. Ch. 2. P. 667-668.
4. Nikitin D. A., Chekmarev S. A., Vergazov M. Yu., Lukin F. A. Sbornik Nauchno-tekhnicheskoy konferentsii
molodykh spetsialistov OAO «ISS» im. ak. M. F. Reshetneva. Zheleznogorsk, 2011. P. 187-189.
5. Vergazov M. Yu. Materialy XVIII Mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii «Reshetnevskie chteniya» (Materials XVIII Mezhdunarodnoy nauchnoy conference Reshetnev reading). Krasnoyarsk, 2014. Ch. 1. P. 220-221.
6. Joris van Rantwijk. SpaceWireLightv20110709. Available at: http://opencores.org/project,spacewire_light (accessed: 15 September 2015).
7. Yi Li. Ethernet 100/1000 Mbps. URL: http://opencores.org/project,gbiteth (accessed: 15 September 2015).
© Bepra30B M. to., 2016
УДК: 629.78.064.56
СПОСОБ ОЦЕНКИ ЦЕЛОСТНОСТИ ФОТОГЕНЕРИРУЮЩЕЙ ЧАСТИ БАТАРЕЙ СОЛНЕЧНЫХ, ПРИМЕНЯЕМЫХ НА ПЕРСПЕКТИВНЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТАХ
Е. О. Воронцова, Ю. В. Алисеенко, А. Н. Ильин
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52 E-mail: [email protected]
Представлен способ оценки целостности фотогенерирующей части батарей солнечных на основе Al-Ga-In-As-P путем облучения лазерным излучением. Возникающую люминесценцию фиксирует фотокамера. По однородности люминесценции персональный компьютер определяет целостность фотопреобразователей.
Ключевые слова: свечение, целостность, фотопреобразователь, однородность, перегрев, бесконтактный.
EVALUATION METHOD FOR THE INTEGRITY OF PHOTOGENERATED PART OF THE SOLAR BATTERIES USED BY FUTURE SATELLITES
E. O. Vorontsova, Yu. V. Aliseenko, A. N. Ilyin JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Street, Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: [email protected]
The article demonstrates a method of evaluating the integrity offotogenerated part of solar batteries based on Al-Ga-In-As-P by irradiation with laser radiation. The camera records the resultant luminescence. The software on the PC evaluates the integrity of the photoconverter according to the uniformity of luminescence.
Keywords: luminescence, integrity, photoconverter, uniformity, overheats, pointless.
В процессе изготовления и испытаний космического аппарата (КА) необходимо контролировать целостность фотопреобразователей (ФП) и электрические параметры батареи солнечной (БС) [1; 2].
В настоящее время в АО «ИСС» контроль состояния БС осуществляется в два этапа:
- визуальный метод контроля целостности ФП (определяется целостность фотогенерирующей части (ФГЧ) и защитного стекла ФП);
- измерение световой вольт-амперной характеристики (ВАХ) БС.
Визуальный метод заключается в определении типа трещин: трещины защитных стекол или трещины в
ФП. Данный этап заключается в осмотре лицевой поверхности поврежденного ФП при его освещении лампой накаливания с тыльной стороны. При этом наличие видимого просвета означает трещину ФП. Отсутствие просвета говорит о наличии трещины стекла.
Достоинства метода заключаются в простоте его проведения и отсутствии необходимости в дополнительном оборудовании.
К недостаткам такого метода можно отнести то, что его возможно применить только для БС, где крепление ФП происходит таким образом, что тыльная сторона ФП доступна (например, крепление на струны).
Системы управления, космическая навигация и связь
Кроме того, этим способом не обеспечивается выявление латентных дефектов типа «скрытых трещин», проявляющих себя при дальнейшей эксплуатации. Также присутствует человеческий фактор, так как обнаружение дефекта во многом определяется квалификацией оператора.
После визуального осмотра проводятся измерения ВАХ БС в целом. Метод дает интегральную оценку текущего технического состояния БС и не позволяет обнаружить небольшие дефекты ФП, а также локализовать их [3].
При обнаружении несоответствия заявленной ВАХ измеренной и одновременном отсутствии видимых дефектов ФП дополнительно может применяться метод электролюминесценции ФП при прохождении прямого тока. Метод заключается в визуальном осмотре ФП, люминесцирующих при прохождении через них прямого тока от внешнего источника питания. Источник питания подключают к БС. Протекающий ток вызывает люминесценцию фотопреобразователя. По визуальной картине свечения определяют наличие дефектов в ФП. Граница между люминесци-рующей и нелюминесцирующей областями указывает на наличие трещины ФП.
Достоинства метода заключаются в том, что он позволяет локализировать латентные дефекты типа «скрытые трещины» ФП.
Недостатками метода являются то, что при его реализации существует риск повреждения из-за перегрева ФП, а также риск механического повреждения БС, так как происходит подключение источника питания к проводникам на БС. Поэтому время прохождения тока ограничивают несколькими секундами. Метод должны осуществлять высококвалифицированные специалисты (в АО «ИСС» данную работу проводят разработчики БС).
Необходимо разработать метод, который бы позволял безопасно и достоверно обнаружить трещины ФП в процессе изготовления и испытания КА [4].
Для нахождения подобного метода был проведен патентный поиск, рассмотрены различные существующие методы, позволяющие определить трещины ФП.
Наиболее подходящим методом, на наш взгляд, является метод фотоэлектролюминесценции, описанный в патенте RU 2384838 «Способ тестирования чипов каскадных фотопреобразователей на основе соединений Al-Ga-In-As-P и устройство для его осуществления» [5]. Суть способа заключается в том, что при облучении ФП лазерным излучением с длиной волны 0,40-0,55 мкм (область зеленого спектра) возникает люминесценция и ФП излучает свет в красной области спектра. Причем люминесценция возникает как в освещенной лазером части ФП, так и в не освещенной. Недостатком известного способа и устройства является малая технологичность при использовании в процессе изготовления КА.
В АО «ИСС» проводился эксперимент по автоматизированному визуальному осмотру ФП БС на стенде. Стенд имеет движущуюся платформу, способную двигаться вдоль БС как по вертикали, так и по горизонтали. На платформе установлены фотокамера и
лазер, который излучает свет в зеленой части спектра. Когда платформа устанавливается напротив проверяемого ФП, включается лазер, луч от которого направлен на ФП. Под воздействием лазера возникает фотолюминесценция, и поверхность ФП излучает свет в красной области спектра. Излучение фиксируется фотокамерой для измерения интенсивности спектра люминесценции ФП с помощью программного обеспечения ^O). Далее с помощью ПO сравнивают эту величину с величиной интенсивности спектра люминесценции, полученной заранее при тестировании эталонного ФП и записанной в памяти компьютера.
Задачей нашего метода является повышение технологических возможностей тестирования арсенид-галлиевых фотопреобразователей в составе БC в процессе изготовления KA. Решение об использовании данного метода в производстве будет принято по результатам анализа, с учетом условия ненарушения прав третьих лиц. На данный способ нами была подана заявка на патент.
Достоинства предлагаемого технического решения в том, что оно предполагает:
- бесконтактное определение дефектов;
- определение дефектов типа «скрытые трещины»;
- снижение влияния человеческого фактора.
Библиографические ссылки
1. Раушенбах Г. Cправочник по проектированию солнечных батарей : пер с англ. М. : Энергоатомиздат, 1983. 360 с.
2. Ллферов Ж. И. Тенденции и перспективы развития солнечной энергетики II Физика и техника полупроводников. 2004. Т. 38, вып. 8.
3. Thomas Kirchartz. Тестирование чипов каскадных фотопреобразователей на основе Al-Ga-In-As-P с помощью электролюминесцентных измерений I Thomas Kirchartz, Anke Helbig, Martin Hermle, Uwe Rau и Andreas W. Bett. Spain. : Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, 2008. C. 86-89.
4. Попугаев A. M., Кочура C. Г. Требования к объему и методике испытаний системы электропитания на этапе изготовления и подготовки космического аппарата к запуску II Электронные и электромеханические системы и устройства : сб. науч. тр. I OAO «НПЦ «Полюс». Томск, 2011.
5. Пат. 2384838 RU. Способ тестирования чипов каскадных фотопреобразователей на основе соединений Al-Ga-In-As-P и устройство для его осуществления. Заявл. 23.12.2008 ; Oпубл. 20.03.2010. Патент RU.
References
1. Rauschenbach G. Guide for the design of solar panels : trans. from English. M. : Energoatomizdat, 1983. 360 p.
2. Alferov Zh. I. Trends and prospects of development of solar energy II Physics and technics of semiconductors. 2004. Vol. 38, iss. 8.
3. Thomas Kirchartz, Anke Helbig, Martin Hermle, Uwe Rau и Andreas W. Bett. Spain.: Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, 2008. P. 86-89.
Решетневские чтения. 2016
4. Popugaev M. A., Kochura S. G. Requirements and test procedure of the electrical power system at the stage of manufacturing and preparation of the spacecraft for launch. Tomsk, 2011/JSC "SPC "pole". Electronic and Electromechanical devices and systems: collection of scientific works.
5. Pat. 2384838 EN. Test method of chips of cascade photoconverters based on compounds Al-Ga-In-As-P and device for its implementation / Appl. 23.12.2008; Publ. 20.03.2010.Patent RU
© Воронцова E. О., Алисеенко Ю. В., Ильин A. H., 2016
УДК 621.396
ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ ЦЕНТР НА БАЗЕ ПУНКТА МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО
КОНТРОЛЯ ГСВЧ ФГУП «СНИИМ»
A. C. Толстиков*, А. С. Томилов, А. А. Карауш, E. А. Ханыкова
Федеральное государственное унитарное предприятие «Сибирский государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт метрологии» Российская Федерация, 630004, г. Новосибирск, просп. Димитрова, 4 E-mail: *[email protected]
Центр создается для целей мониторинга эфемеридно-временной информации и обеспечения информацией о состоянии орбитальных группировок ГЛОНАСС и GPS потребителей Сибири, а также метрологического и информационного обеспечения региональных систем дифференциальной коррекции.
Ключевые слова: фазовые траекторные измерения, эфемеридно-временное обеспечение, навигационные параметры КА, бортовая шкала времени, параметры вращения Земли, синхронизация пространственно-разнесенных часов.
INFORMATION ANALYSYS CENTER BASED ON THE STATION OF METROLOGICAL CONTROL AT FSUE «SNIIM» TIME AND FREQUENCY SERVICE
A. S. Tolstikov*, A. S. Tomilov, A. A. Karaush, E. A. Khanykova
Federal State Unitary Enterprise «Siberian State Scientific Research Institute of Metrology» 4, Dimitrov Av., Novosibirsk, 630004, Russian Federation E-mail: *[email protected]
The Center performs GLONASS and GPS satellites clock drift and ephemeris data monitoring, it provides constellations status data for users in Siberian Federal District and provides metrological and informational support for regional augmentation systems.
Keywords: phase trajectory measurements, ephemeris and clock drift data, satellites navigational parameters, satellites clock time scale, the Earth orientation parameters, remote clock synchronization.
В ФГУП «СНИИМ» создается информационно-аналитический центр на базе пункта метрологического контроля ГСВЧ для целей:
- мониторинга бортовой эфемеридно-временной информации орбитальных группировок ГЛОНАСС и GPS по данным беззапросных траекторных измерений в метрологических пунктах ГСВЧ и другим данным;
- обеспечения потребителей Сибирского федерального округа информацией о состоянии орбитальных группировок ГНСС ГЛОНАСС и GPS;
- метрологического и информационного обеспечения региональных систем дифференциальной коррекции.
Центр представляет собой организационную структуру и аппаратно-программный комплекс, включающий государственный вторичный эталон единиц времени, частоты и национальной шкалы вре-
мени ВЭТ 1-19, в состав которого входят различные программно-аппаратные комплексы синхронизации и приема навигационных сигналов ГНСС, средства вычислительной техники и пакеты СПО и другая необходимая аппаратура.
В настоящее время для реализации информационно-аналитического центра разработано следующее специальное программное обеспечение:
1. Программный комплекс для восстановления текущих навигационных параметров КА по данным беззапросных фазовых измерений.
Высокая точность оценивания достигнута за счет: - использования в качестве исходных данных для расчетов беззапросных фазовых измерений с сети станций отечественной системы СДКМ (для ГЛОНАСС) и станций IGS (для GPS) [1];
