1. Введение 3
2. Электрический разряд и исследование проблемы 4
2.1. Типы разрядов 4
2.1.1. Тлеющий разряд 5
2.1.2. Искровой разряд 6
2.1.3. Дуговой разряд 7
2.1.4. Коронный разряд 7
2.2. Проблемы, возникающие на космических аппаратах 8
2.3. Обнаружение проблемы вторичного дугообразования 10
2.4. Образование плазмы в межэлектродном промежутке 11
2.5. Катодное пятно. Характеристики катодных пятен 13
2.6. Причины возникновения первичного разряда и дальнейшее горение дуги 15
2.7. Характеристики и определение нашего разряда 17
3. Модели дугообразования. Уменьшение риска вторичного дугообразования 18
3.1. Модель образования дуги при участии диэлектрических вкраплений....18
3.2. Модель дугообразования на поверхности солнечной батареи 19
3.3. Использование разных металлов 20
3.4. Снижение пороговых значений 22
3.5. Электронно-эмиссионная пленка 24
4. Моделирование и эксперимент дефекта сплошности 27
4.1. Теоретическое моделирование возможности инициирования газового
разряда при наличии дефекта в диэлектрическом покрытии 27
4.2. Экспериментальное исследование инициирования разряда на дефекте
сплошности диэлектрического покрытия 32
5. Заключение 36
Список литературы.
В природе существует такое явление как электрический разряд. Данное явление может привести к разрядным процессам как в газе, так и в вакууме. И эти разряды имеют как положительные, так и отрицательные эффекты. Положительным эффектом является исследование многих процессов, как в физике плазмы, так и в других областях физики, но также есть и отрицательный эффект. Этот эффект заключается в электрическом разряде в тех местах, где он не нужен и инициированию дугового разряда, который в свою очередь может привести к горению дуги, вторичному дугообразованию, и разрушению диэлектрической прокладки и нарушению работы каких-либо систем.
В космическом пространстве находится огромное количество частиц, которые могут создавать собой плазму и если рядом будет проходить дуговой процесс, то эти частицы, образующие плазму могут поддерживать дуговой разряд. И если запускать космические аппараты в такую среду, то на данных аппаратах, из- за какого-либо воздействия на них, или же неправильности изготовления систем космических аппаратов и нарушения целостности проводки, риск этого дугообразования существует. В итоге после зажигания дугового разряда может возникнуть такая ситуация, когда дуговой разряд будет гореть и приводить ко вторичному дугообразованию, которое может привести к разрушению систем космического аппарата и риску невыполнения назначенной задачи космических аппаратов.
Целью настоящей работы является изучение вторичного дугообразования в системах космических аппаратов.
Для достижения поставленной задачи были выполнены следующие работы:
1) Исследование дуговых разрядов и их характеристик.
2) Рассмотрение проблемы вторичного дугообразования и обнаружение проблемы
3) Изучение моделей дугообразования в космических аппаратах и космической среде и исследование уменьшения риска дугообразования
5) Теоретическое и экспериментальное рассмотрение дефекта сплошности и анализ полученных результатов.
Электрический разряд в системах космических аппаратов, будет сначала искровым, но если поддерживать этот искровой разряд и увеличить его время жизни, то он перейдет в дуговой разряд. Дуговой разряд как раз имеет такие же характеристики, что и разряд происходящий в системах космических аппаратов (сила тока: 1 А, напряжение 10 В). Нынешние системы космического корабля работают с током 0,5-3 А и напряжением 70-100 В. Такие характеристики и нужны для искрового разряда, а если в промежутке будет плазма, то может возникать и дуговой разряд.
Были описаны модели возникновения дуги и к каким последствиям они могут привести. Рассматривались модели: при участии диэлектрических вкраплений и в солнечных батареях. Данные модели хорошо описывают само возникновение дугового разряда, который приводит ко вторичному дугообразованию и в следствии нарушению работы тех или иных элементов систем космических аппаратов.
Можно уменьшить риск вторичного дугообразования некоторыми методами:
• Использовать материалы, для которых минимальное напряжение образования электрического разряда является наибольшим. Такими металлами являются тантал и молибден, а сплавы этих металлов обладают еще более высоким минимальным напряжением разряда.
• Снизить пороговые значения силы тока и напряжения при которых работают системы космических аппаратов, как это было сделано для ячеек Tecstar и ISS.
• Наносить электронно-эмиссионные пленки.
Согласно моделированию: при больших дефектах в диэлектрическом покрытии не возникает инициирование самостоятельного разряда. Но даже незначительное повышение анодного напряжения до 110 В проводит к пробою, если радиус отверстия равен или превышает 0.2 мм. Причем, чем больше радиус отверстия, тем ниже давление, при котором возможно инициирование самостоятельного разряда.
Эксперимент же показал что при изготовлении бортовых систем космического аппарата, которые могут быть подвержены влиянию различных сред в космическом пространстве, ошибки при производстве, и некоторым другим причинам, пороговым размером дефекта следует полагать дефект, характерный полный размер которого составляет 200 мкм, что и следует учесть в построении бортовых систем космического аппарата.
Таким образом сравнивая результаты моделирования и эксперимента показывают, что пороговый размер дефекта сплошности диэлектрического покрытия, составляет 200 мкм. Меньше риск вторичного дугообразования не является существенным. Больше уже может создать дуговой разряд и привести к проблемам, которые могут нарушить миссию космических аппаратов.
