Всего за 51.9 руб. Купить полную версию
Когда процессы ионизации отсутствуют, и каждая молекула газа остается электрически нейтральной, газ в целом является совершенным изолятором, и в этом случае ток в межэлектродных промежутках всегда отсутствует. При приложении высокого напряжения некоторые электроны начинают вырываться из атомов молекул и в какой-то момент существуют самостоятельно в межэлектродном промежутке, пока не попадут на электроды или пока не встретятся с другой молекулой (атомом) и в результате рекомбинируют. Если при этом носители тока (электроны) образуются чаще, чем исчезают (рекомбинируют), то газ в межэлектродном промежутке становится электропроводящим.
Помимо этого при испарении с последующей конденсацией вещества на более охлажденных участках неизолированных электрических цепей в космическом вакууме возникают токи утечки, тем самым нарушая режим работы электронных схем. К числу условий космической среды, способствующих возникновению разрядов и пробоев в бортовых приборах космического аппарата, следует отнести также наличие различных космических излучений (как электромагнитных, так и корпускулярных). Таким образом, при эксплуатации электронного и электротехнического оборудования космических аппаратов в условиях космического вакуума появляются токи утечки, разряды, пробои и другие нежелательные электрофизические явления. Поэтому для нормальной эксплуатации электронные блоки и узлы космического аппарата обычно прикрывают полугерметичным экраном («закрытые» узлы), который, помимо прочего, защищает их и от воздействия космических излучений и обеспечивает лучший тепловой режим. Правда, следует сказать, что при работе аппаратуры в космическом вакууме будет также понижаться и давление в полости под такими экранами, и в некоторый момент оно может достичь уровня 1 – 100 Па, соответствующего минимуму кривой Пашена. Если в этот момент в составе бортовой аппаратуры имеются включенные высоковольтные межэлектродные промежутки, то в них могут возникать пробои и разряды, опасные для работы всей аппаратуры в целом». [9], [10]
Проще говоря, держать электронику открытой и не герметичной в вакууме нельзя. В противном случае, такая аппаратура в аномальных условиях полета в дальнем космосе с предельными отрицательными температурами, обречена. Меры по защите, которые предлагает М. Д. Нусинов, годятся для Космических аппаратов, летающих в пределах 1 а. е. от Солнца. Для космического аппарата в далеком космосе, где нет такого количества тепла и царствуют низкие температуры, требуется система подогрева, система сохранения горючего в жидком состоянии. Без системы подогрева и теплоизоляции, такая конструкция просто «замерзнет», замерзнет горючее, замерзнет окислитель и любая смазка. О воздействии сильного магнитного поля на электронику известно давно, воздействие магнитного поля нежелательно на бытовую аппаратуру: «Сильное магнитное поле может повредить электронное оборудование и магнитные носители информации. Постоянный контакт электроники с магнитным изделием приводит к необратимым поломкам. Не держите магнитные изделия вблизи электронного оборудования, компьютерных дисков, кредитных карт, видеолент, и других магнитных СМИ». [11]
Более мощное магнитное поле, магнитное воздействие на обычную электропроводку приводит совсем к необычным последствиям: «Оказалось, что большой интерес представляет изучение изменения сопротивления различных металлов в сильных магнитных полях; в некоторых случаях возрастание сопротивления составляло от 20 до 30 процентов, в то время как в обычных полях возрастание не превышало долей процента. Более того, мы обнаружили, что в сильных полях наблюдается линейный закон возрастания сопротивления с возрастанием поля, в то время как в обычных полях возрастание сопротивления пропорционально квадрату поля. Мы измерили также магнитную восприимчивость различных металлов в сильных полях. Для этой цели были разработаны и сконструированы специальные весы с собственной частотой около 2000—3000 колебаний в секунду. Так как в наших опытах магнитные силы были примерно в 100 раз больше, чем обычно, то весы были достаточно чувствительны, чтобы измерять восприимчивость большинства веществ.
Другим направлением исследований явилось изучение магнитострикции. В обычных полях это явление известно лишь для ферримагнитных веществ, но в сильных полях мы обнаружили, что оно достаточно заметно в различных других веществах, таких как висмут, олово и графит, которые имеют кристаллическую структуру низкой симметрии. Кристаллы висмута в сильных магнитных полях растягиваются в направлении тригональной оси и сжимаются в направлениях, перпендикулярных к ней». [12] Другими словами, магнитное, мощное поле Юпитера могло легко привести к возрастанию сопротивления в электронном оборудовании, с последующей ее поломкой и уничтожением аппарата, который стал бы неуправляемым объектом.
О влиянии радиации, в данном случае радиации Радиационных Поясов Юпитера на электронное оборудование: « Действие радиации на конструкционные материалы изделий электронной техники. В настоящее время установлено [26—36], что фундаментальные параметры реальных кристаллов (электро- и теплопроводностьмеханические, оптические и магнитные свойства, коэффициенты диффузии и др.) связаны с точечными дефектами. Следовательно, эти дефекты (и их вторичные образования) будут определять комплекс электрических параметров тех элементов электронной техники, основой которых является кристаллическая структура. В результате воздействия ядерных излучений во всех твердых телах независимо от типа структуры могут происходить смещения атомов с образованием вакантных узлов и внедренных атомов. По мере накопления этих дефектов, когда их количество становится сравнимым с исходным количеством, присущим этому материалу или изделию, электрофизические свойства начинают существенно меняться».
Действие радиации на полупроводниковые приборы и интегральные микросхемы. В настоящее время имеется значительное количество работ, посвященных исследованию механизмов деградации биполярных транзисторов при воздействии проникающего излучения. Часть из них широко обобщена, например, в монографиях В. С. Вавилова, Н. А. Ухина и Ф. Ларина: «Экспериментально доказано, что при облучении большинство параметров биполярных транзисторов изменяется. Однако среди них можно выделить основной – статический коэффициент передачи тока, уменьшение которого при облучении ограничивает радиационную стойкость многих классов схем на транзисторах.
В общем случае изменение этого параметра обусловлено изменением как объемных, так и. поверхностных свойств полупроводников. Как показано выше, излучения, теряющие основную часть своей энергии в процессе упругого рассеяния, создают, главным образом, радиационные дефекты в объеме полупроводника, что приводит к изменению времени жизни, концентрации и подвижности носителей заряда. Излучения, которые при прохождении через вещество теряют свою энергию за счет неупругого рассеяния, ионизируют газ в корпусе прибора, генерируют и возбуждают свободные носители заряда, что может привести к изменению поверхностных свойств полупроводников вследствие захвата генерируемых носителей поверхностными уровнями или осаждения заряженных ионов, на поверхность кристалла». [13] Действие радиации на пьезокварцевые материалы и изделия в условиях РПЮ тоже должны были привести к катастрофическим последствиям: «Пьезокварцевые изделия являются наиболее ответственными функциональными элементами радиоэлектронной аппаратуры. Благодаря удачному сочетанию механических, электрических и оптических свойств кристаллический кварц занял исключительное положение в науке и технике (кварцевые высокостабильные генераторы, электрические фильтры, ультразвуковые устройства). Кварц является соединением атомов кремния с атомами кислорода. Хотя окись кремния – широко распространенное на земле соединение, однако прозрачные кристаллы кварца, пригодные для использования в электронной промышленности, встречаются довольно редко». [14] Нет сведений о том, как решили эти проблемы!