Как достичь долголетия в космосе

24.11.2023

Двадцать лет назад, 24 ноября 2003 года на орбиту был выведен геостационарный спутник связи и телевещания «Ямал-202».  Космический аппарат стал одним из рекордсменов-долгожителей: он превысил срок своего активного существования более чем на пять лет и до сих пор выполняет свои функции. Нести службу оборудованию спутника помогают в том числе элементы системы терморегулирования, изготовленные на ОНПП «Технология» им. А.Г. Ромашина (входит в Госкорпорацию «Ростех»).

Первопроходцы группировки «Ямал»

Проект «Ямал» задумывался с целью построения системы спутниковой связи для северных газодобывающих предприятий. Однако его реализация не только обеспечила технологические нужды газовой промышленности, но и позволила осуществить прорыв в развитии цифрового телевидения в России.

Первые спутники группировки «Ямал-101» и «Ямал-102» (поколение «Ямал-100) были выведены на орбиту в 1999 году. 24 ноября 2003 года на орбиту отправились космические аппараты «Ямал-201» и «Ямал-202» (поколение «Ямал-200»). Имея те же размеры, эти спутники стали более мощной версией поколения «Ямал-100». «Ямал-201» прекратил свою работу через 10 лет, в 2014 году. А вот «Ямал-202» функционирует до сих пор. Выполнять свою миссию оборудованию космического аппарата помогают успешно примененные при его разработке инновационные решения.

Здоровые артерии для сердца космического аппарата

Функционирование установленной на борту аппаратуры обеспечивает собственный источник энергии, чаще всего – аккумулятор, заряжающийся от солнечных батарей. У находящегося на орбите Земли космического аппарата поверхность, попадающая под солнечные лучи, может разогреваться до +150 ⁰С, находящаяся в тени – иметь температуру около -140⁰С. Представители научного сообщества всех стран, осваивающих космическое пространство, решают проблему эффективности функционирования аккумуляторов в условиях перепада температур по-разному. Для серии «Ямал-200» специалисты ОНПП «Технология» им. А.Г. Ромашина и НПП «Тепловые агрегаты и системы» разработали систему терморегулирования на основе контурных тепловых труб, которая обеспечила высокую стабильность температуры и бесперебойную работу никель-водородных аккумуляторных батарей, питающих аппаратуру космического аппарата. В установленные на «Ямал-202» радиаторы в виде сотопанелей с алюминиевыми обшивками были интегрированы контурные тепловые трубы, благодаря чему увеличилась мощность и скорость охлаждения жидкости. В результате, удалось значительно продлить срок службы космического аппарата. За 20 лет эксплуатации деградация аккумуляторных батарей «Ямала» не превысила 15%. Примененная при изготовлении радиаторов системы терморегулировния спутников поколения «Ямал-200» технология до сих пор не имеет аналогов в мире.

Больше полезного пространства

Спутники связи «Ямал-200» не стали для ОНПП «Технология» дебютом в области создания элементов систем терморегулирования космического назначения. Первые радиаторы из композиционных материалов на предприятии были изготовлены в 1999 году.  За 20 лет, с 1999 по 2019 годы, выпущено около 2000 этих высокотехнологичных комплектующих космической техники.

Обнинское НПП непрерывно совершенствует технологии. В 2021 году на орбиту был выведен первый спутник орбитальной группировки «Арктика-М». В составе космической станции успешно прошел испытания уникальный радиатор системы терморегулирования нового поколения, созданный на «Технологии» по техническому заданию НПО им. С.А. Лавочкина. Благодаря обшивкам, выполненным из сверхтеплопроводного углепластика вместо алюминиевых, конструкция стала легче на 15 %, при этом теплопередающие характеристики значительно улучшились.

Еще одним прорывом для отечественной космической отрасли стало уникальное инженерно-техническое решение – бескаркасная технология производства спутников. Суть ее в том, что в качестве корпуса используются радиаторы системы терморегулирования, что позволяет увеличить полезную нагрузку, снизить вес и сократить время конечной сборки космического аппарата. По этой технологии создавались спутники «EgyptSat», «Хайям», «Кондор-Э».

Сегодня на орбите работает российский радиолокационный спутник «Кондор-ФКА», у которого терморегулятором служит корпус аппарата, а не отдельные элементы. Аппарат получил корпус-терморегулятор в негерметичном исполнении, повысивший весовую эффективность техники, эргономичность расположения приборов и оборудования. Реализованная концепция на сегодняшний день не имеет аналогов в мире и признана наиболее эффективной, надёжной и долговечной.

ОНПП «Технология» им. А. Г. Ромашина — одно из ведущих научно-производственных предприятий России в области создания высокотехнологичной продукции для авиационной, ракетно-космической техники, транспорта. С 1994 года носит статус Государственного научного центра Российской Федерации. Специализацией предприятия являются прикладные исследования в области создания новых материалов, уникальных конструкций и технологий, а также серийное производство инновационной продукции из полимерных композиционных, керамических и стеклообразных материалов. Является головной организацией холдинговой компании в отрасли химической промышленности Госкорпорации Ростех, управляя активами пяти предприятий.

Госкорпорация Ростех – крупнейшая машиностроительная компания России. Объединяет свыше 800 научных и производственных организаций в 60 регионах страны.  Компания выступает ключевым поставщиком вооружений, военной и специальной техники в рамках гособоронзаказа. Развивает высокотехнологичные гражданские производства в стратегических важных для страны отраслях, таких как авиастроение, двигателестроение, транспортное и энергетическое машиностроение, медицинское приборостроение, фармацевтика, новые материалы и др. Консолидированная выручка в 2022 году превысила 2,1 трлн рублей, доля гражданской продукции составила 44,5%.