Деловая слава России


Новости



МЕЖОТРАСЛЕВОЙ АЛЬМАНАХ

Свежий номер альманаха, Архив номеров, Подписка на альманах, Реклама в альманахе, Контакты


АКТУАЛЬНАЯ ТЕМА



Опрос

Нужно ли стремиться вернуть в Россию учёных, уехавших жить и работать за границу?
Да, не стоит упускать умных и талантливых людей
Скорее да, но вряд ли наше государство сможет обеспечить им заграничный уровень жизни
Скорее нет, лучше обеспечить хорошие условия тем, что ещё не уехали
Нет, лучше вложить средства в воспитание и развитие молодых учёных
Другое








Деловая слава России » Промышленность » ОКБ Автоматика

Промышленность: ОКБ Автоматика - 8-02-2016, 16:35

ОКБ Автоматика

 

Николай Григорьевич МАНЬКО,

действительный член Российской инженерной академии, директор «ОКБ Автоматиа»

Вадим Львович БУЛАТОВ

руководитель направления «ОКБ Автоматика»

 

ЛОКОМОТИВ В КОСМОС

 

Продукция «ОКБ Автоматика» известна в железнодорожной отрасли России. Кабины различных типов локомотивов, силовые преобразователи собственных нужд, тяговые преобразователи для тепловозов получают хорошие отзывы по техническим показателям, надежности и эргономическим характеристикам.

 

Модульная кабина электровоза 2ЭС10 в 2015 году получила 1 место на конкурсе ОАО «Российские железные дороги» на лучшее качество подвижного состава и сложных технических систем в номинации «Компоненты для подвижного состава и инфраструктуры». В то же время «ОКБ Автоматика» продолжает традиции своего основного предприятия «НПО автоматики имени академика Н.А. Семихатова» – участие в космических программах. Одна из таких тем – космический эксперимент «Нуклон», основная задача которого исследование космических лучей. Космические лучи представляют собой потоки ядер химических элементов и – в значительно меньшей мере – электронов и позитронов. Химический состав и энергетические спектры космических лучей являются основным предметом изучения, именно по этим характеристикам строятся модели происхождения, ускорения и распространения космических лучей. Данные модели позволяют создать представление о строении галактики и вселенной в целом, а так же об истории их возникновения.

 

 

Изучение космических лучей на поверхности Земли осложнено, поскольку первичные лучи не достигают поверхности, возможна регистрация так называемых «ливней» вторичных космических лучей, которые образуются при взаимодействии с веществом атмосферы Земли. Исходные, первичные космические лучи, удобнее всего регистрировать в космосе. Российские ученые имеют приоритет в начале исследований космического излучения с искусственных спутников Земли. На космическом аппарате «Протон-1» в 1965 году впервые было размещено научное оборудование для исследования космического излучения.

 

 

Эксперимент «Нуклон» является продолжением традиций исследования космических лучей российскими учеными. В создании научной аппаратуры «Нуклон» участвовал целый ряд научных и промышленных предприятий. Общее руководство и постановка задач осуществлялись под руководством Научно-исследовательского института ядерной физики имени Д.В. Скобельцына МГУ им. М.В. Ломоносова (НИИЯФ МГУ). Гермоконтейнер научной аппаратуры разработан и изготовлен КБ «Арсенал» (Санкт-Петербург), система быстрого триггера — Объединенным институтом ядерных исследований (ОИЯИ) (Дубна), блок запоминающего устройства — НПП САИТ (Зеленоград), блоки служебной и измерительной электроники, программное обеспечение — «ОКБ Автоматика». Микросхема измерительной части аппаратуры разработана совместно НИИЯФ МГУ и Московским инженерно-физическим институтом, дизайн полупроводниковых детекторов – НИИЯФ МГУ, изготовление – Научно исследовательским институтом молекулярной электроники (Зеленоград). Испытание и запуск аппарата обеспечивал Ракетно- космический центр «Прогресс» (Самара). Перечисление предприятий разработчиков и изготовителей показывает, что при объединении усилий возможно проведение высокотехнологичных, полностью российских экспериментов.

 

 

В состав научной аппаратуры входят четыре основные системы:

• система измерения заряда первичных частиц, состоящая из четырех слоев падовых кремниевых детекторов;

• система измерения энергии, состоящая из графитовой мишени и шести слоев микростриповых (шаг стрипа ~0.5 мм) кремниевых детекторов;

• сцинтилляционная система быстрого триггера, предназна- ченная для выделения «интересного» события из фона – шесть слоев сцинтилляторов;

• вольфрамово-кремниевый микрокалориметр, также предна- значенный для определения энергии первичных частиц космических лучей. Микрокалориметр обеспечивает выделение электромагнитной компоненты (электронов, позитронов и гамма квантов) из общего потока регистрируемых частиц и состоит из шести слоев вольфрама, над каждым из которых расположен слой микростриповых (шаг стрипа – 1.0 мм) кремниевых детекторов.

 

При попадании частицы космического излучения в область апертуры измерительной системы аппаратуры «Нуклон» в первых четырех слоях полупроводниковых детекторов системы измерения заряда происходит электромагнитное взаимодействие заряженной частицы космического излу- чения, и в объеме детектора формируется заряд, пропорциональный заряду первичной частицы. С помощью электроники, размещенной в непосредственной близости от детекторов, определяется заряд первичной частицы. Четыре слоя падовых детекторов позволяют уточнить величину заряженной частицы, а также дать дополнительную информацию о траектории частицы.

 

 

В графитовой мишени и дополнительных вольфрамовых слоях происходит взаимодействие первичной частицы космического излучения с веществом, по геометрическим размерам и интенсивности отклика в промежуточных слоях полупроводниковых стриповых детекторов определяется энергия первичной частицы. Для определения энергии используется разработанная в НИИЯФ методика «KLEM», которая еще не нашла фактического подтверждения в условиях реального эксперимента. Поэтому для проверки данной методики в состав аппаратуры «Нуклон» был включен микро- ионизационный калориметр, основанный на хорошо зарекомендовавшей себя методике (кстати, также разработанной российскими учеными НИИЯФ).

 

 

«ОКБ Автоматики» при подготовке данного эксперимента отводилась скромная роль создания всей измерительной и служебной электроники. А это ни много ни мало 2048 входов системы измерения заряда, 6912 входов системы измерения энергии, 1536 входов микроионизационного калориметра. То есть всего 10496 измерительных каналов. Сложность построения электронной аппаратуры состояла в жестких ограничениях по массе изделия и – особенно – по ее энергопотреблению. При этом необходимо в достаточно большом темпе собрать информацию с более чем десяти тысяч измерительных каналов.

 

 

Еще одной принципиальной задачей является создание аппаратуры с чрезвычайно низким уровнем собственных шумов, а также защищенной от сторонней аппаратуры, размещенной на космическом аппарате. Немаловажно, что весь срок эксплуатации научная аппаратура находится в космическом пространстве, и доступ к ней для обслуживания невозможен. Поэтому необходимо предусмотреть возможность резервирования аппаратуры, средства переконфигурации, отключение вышедших из строя элементов. А вероятность отказа элемента всегда существует. Не только из-за недостаточно высокого качества, но и вследствие воздействия ионизирующего излучения (от которого нас на Земле защищает атмосфера).

 

 

На этапе космического полета электроника находится практически в идеальных условиях (температура 25 градусов, постоянное атмосферное давление, отсутствие механических воздействий). С одной стороны, все просто (не считая перегрузок во время вывода космического аппарата на орбиту), с другой стороны появляются специфические требования, например, невесомость. Отсутствие силы тяжести не позволяет перемешиваться воздуху в гермоконтейнере, а значит если элемент источника питания греется, то вокруг него создается тепловая «подушка», и он может выйти из строя от перегрева. Приходится предусматривать специальные меры охлаждения.

 

 

Программное обеспечение научной аппаратуры также требует «обслуживания». Это связано как с возможными недоработками при испытаниях, так и с изменениями условий эксперимента. Поэтому в функционал аппаратуры добавляется возможность дистанционной смены программного обеспечения непосредственно в космическом пространстве.

 

 

Все эти задачи были решены специалистами «ОКБ Автоматики» и их коллегами в ходе проектирования и производства. Затем был проведен целый комплекс испытаний. Они включали и испытания на механические и климатические воздействия, электромагнитную совместимость. Самыми интересными были испытания на функционирование. На поверхности Земли космическое излучение имеет совсем другой состав, чем на орбите, поэтому испытания проводились в Европейском центре ядерных исследований (CERN) в Женеве. Там были проведены испытания, подтверждены характеристики измерительной ча- сти, проверена работа служебной электроники. По этим работам были выпущены не только внутренние отчеты, но и опубликованы статьи коллективом авторов в ведущих российских и зарубежных физических журналах.

 

 

26 декабря 2014 года в 21:55 московского времени ракетоносителем Союз-2.1б был выведен на орбиту космический аппарат Ресурс-П №2, в составе которого установлена научная аппаратура «Нуклон». Следует отметить, что система управления ракетоносителя разработана и изготовлена предприятием «НПО автоматики», чьим филиалом «ОКБ Автоматика» и является. После запуска началась работа научной аппаратуры. Ежедневно гигабайты данных приходят в центр обработки данных. Физики из НИИЯФ и ОИЯИ обрабатывают информацию, получают новые данные о блуждающих вокруг нас «посланниках из космоса».

 

 

Первые данные уже систематизированы и доложе- ны научной мировой общественности. На проходившей в Гааге в августе 2015 года конференции по космическим лучам ICRC 2015 доклад о начальном этапе функционирования и предварительных результатах вызвал большой интерес. И пока физики делают новые открытия, специалисты «НПО автоматики» контролируют работу космической аппаратуры по телеметрическим данным, иногда удаленно вмешиваясь в настройки аппаратуры, и ждут нового приглашения для еще более интересных и грандиозных работ.

 

Межотраслевой альманах №52/2015 год




Ключевые теги: промышленность
 

Другие новости по теме:


Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.


АКТУАЛЬНО:

Календарь событий:

«    Июнь 2019    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30