priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2023-66-7-585-593pribor-136Research ArticleОПТИЧЕСКИЕ И ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И КОМПЛЕКСЫOPTICAL AND OPTOELECTRONIC DEVICES AND COMPLEXESЭкспериментальные методы и средства защиты оптико-электронных систем космического базирования от механических воздействийExperimental methods and means of protecting space-based optoelectronic systems from mechanical impactsМедунецкийВ. М.MedunetskiyV. M.

Виктор Михайлович Медунецкий - д-р техн. наук, профессор; факультет систем управления и роботорехники

Санкт-Петербург

Viktor M. Medunetskiy - Dr. Sci., Professor; Faculty of Control Systems and Robotics

St. Petersburg

vm57med@yandex.ruДобряковБ. Н.DobryakovB. N.

Борис Николаевич Добряков -инженер-технолог

Санкт-Петербург

Boris N. Dobryakov - Engineer-Technologist

St. Petersburg

progsnob92@yandex.ruСолкС. В.SolkS. V.

Сергей Вольдемарович Солк - д-р техн. наук; заместитель начальника отдела

Сосновый Бор, Ленинградская обл.

Sergey V. Solk — Dr. Sci.; Deputy Head of Department

Sosnovy Bor, Leningrad region

solk@sbor.netМеркуловЮ. Ю.MerkulovYu. Yu.

Юрий Юрьевич Меркулов -канд. техн. наук; научный сотрудник

Санкт-Петербург

Yuriy Yu. Merkulov — PhD; Researcher

St. Petersburg

melas33@yandex.ruСильниковН. М.SilnikovN. M.

Никита Михайлович Сильников -канд. техн. наук; Завод специальных материалов; директор 

Санкт-Петербург

Nikita M. Silnikov — PhD; Director

St. Petersburg

Nikita.Silnikov@npo-sm.ruУниверситет ИТМОITMO UniversityНаучно-исследовательский институт телевиденияTelevision Scientific Research InstituteНаучно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроенияScientific Research Institute of Optoelectronic InstrumentationНПО СпецматериаловResearch and Production Association of Special Materials202327112024667585593Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20242024Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/136

Изложены методы защиты оптико-электронных систем космических аппаратов от метеороидов и космического мусора. Для создания защитных экранов предлагается использовать новый материал — бронеситалл.  Рассмотрены технические решения (сегментирование зеркал, удлиненные бленды, переходные оптические блоки) для защиты оптических элементов. Представлена разработанная и изготовленная установка для исследования повреждения рабочих поверхностей оптических элементов. Установка позволяет осуществлять баллистическое воздействие метательными элементами различной массы и геометрии. Приведены результаты экспериментов.  

Methods of protection of space-bazed optical-electronic systems from meteoroids and space debris are stated. To create protective screens, it is proposed to use a new material - armored glass ceramics. Technical solutions (segmentation of mirrors, elongated hoods, transitional optical blocks) for the protection of optical elements are considered. The developed and manufactured setup for studying damage caused to the working surfaces of optical elements is presented. The setup allows to carry out ballistic impact by throwing elements of various masses and geometries. Results of experiments are presented. 

шероховатость поверхностисреднеквадратическая шероховатостьоптический элементоптическая поверхностьалмазное микроточениерассеяние светаsurface roughnessRMS roughnessoptical elementoptical surfacediamond micro turninglight scatteringReferencesPanov D. V., Rubzov I. S., Nosikov V. B., Minenko E. Y., Murtazin D. A., Silnikov M. V., Mikhaylin A. I. Large-scale shielding structures in low earth orbits // Acta Astronautica. 2015. Vol. 109. P. 153—161.Panov D.V., Rubzov I.S., Nosikov V.B., Minenko E.Y., Murtazin D.A., Silnikov M.V., Mikhaylin A.I. Acta Astronautica, 2015, vol. 109, pp. 153−161.Adushkin V., Kozlov S., Veniaminov S., Silnikov M. Orbital missions safety – A survey of kinetic hazards // Acta Astronautica. 2016. Vol. 126. P. 510—516.Adushkin V., Kozlov S., Veniaminov S., Silnikov M. Acta Astronautica, 2016, vol. 126, pp. 510−516.Adushkin V., Kozlov S., Veniaminov S., Doronin A., Silnikov M. Natural and technogeneous contamination of nearEarth space // Acta Astronautica. 2017. Vol. 135. P. 6—9.Adushkin V., Kozlov S., Veniaminov S., Doronin A., Silnikov M. Acta Astronautica, 2017, vol. 135, pp. 6−9.Волков О. В., Горбенко А. В., Шевченко И. В. Защита российских модулей Международной космической станции от техногенных частиц // Изв. Самарского научного центра Российской академии наук. 2012. Т. 14, № 1(2). С. 480—482.Volkov O.V., Gorbenko A.V., Shevchenko I.V. Izvestia of Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, 2012, no. 1(14), pp. 480–482 (in Russ.)Добрица Д. Б. Теоретико-экспериментальная оценка скорости сотовых панелей космического корабля при воздействии метеорно-техногенных частиц // Вестн. Томск. гос. ун-та. 2014. № 2 (28). С. 58—68.Dobrica D.B. Tomsk State University Journal, 2014, no. 2(28), pp. 58–68. (in Russ.)Зеленцов В. В. Защита космического аппарата от воздействия фрагментов мелкого космического мусора. // Наука и образование. МГТУ им. Н. Э. Баумана. Электрон. журн. 2015. № 6. С. 123—142. DOI: 10.7463/0615.0778339.Zelentsov V.V. Science and Education of Bauman MSTU, 2015, no. 6, pp. 123–142, DOI: 10.7463/0615.0778339. (in Russ.)Миронов В. В., Толкач М. А. Скорость и распределение скорости метеороидов и частиц космического мусора в околоземном космическом пространстве // Космическая техника и технологии. 2022. № 1 (36). С. 125—143.Mironov V.V., Tolkach M.A. Space Engineering and Technology, 2022, no. 1(36), pp. 125–143. (in Russ.)Silnikov M., Guk I., Mikhaylin A., Nechunaev A. Efficiency of needle structure at hypervelocity impact // Acta Astronautica. 2018. Vol. 150. P. 73—80.Silnikov M., Guk I., Mikhaylin A., Nechunaev A. Acta Astronautica, 2018, vol. 150, рр. 73–80.Silnikov M. V., Guk I. V., Nechunaev A. F., Smirnov N. N. Numerical simulation of hypervelocity impact problem for spacecraft shielding elements // Acta Astronautica. 2018. Vol. 150. P. 56—62.Silnikov M.V., Guk I.V., Nechunaev A.F., Smirnov N.N. Acta Astronautica, 2018, vol. 150, рр. 56–62.Химическая технология стекла и ситаллов: Учебник для вузов / Под ред. Н. М. Павлушкина. М.: Стройиздат, 1983. 432 с.Pavlushkin N.M., ed., Khimicheskaya tekhnologiya stekla i sitallov (Chemical Technology of Glass and GlassCeramics), Moscow, 1983, 432 р. (in Russ.)Пат. 2176624 РФ. Стеклокерамика, способ ее получения и защитная конструкция на ее основе / Ю. Ю. Меркулов. БИ. 2001. № 34.Pat. RU 2176624, Steklokeramika, sposob yeye polucheniya i zashchitnaya konstruktsiya na yeye osnove (Glass- Ceramic, Method of its Production and Protective Structure Based on It), Yu.Yu. Merkulov, Priority 2001, Bulletin 34. (in Russ.)Солк С. В., Меркулов Ю. Ю., Лебедев О. А. Проблемы защиты оптико-электронных приборов от высокоскоростных поражающих элементов // Сб. тр. Междунар. конф. „Прикладная оптика — 2016“. СПб, 2016. Т. 2. С. 144—148.Solk S.V., Merkulov Yu.Yu., Lebedev O.A. Prikladnaya optika–2016 (Applied Optics-2016), Proceedings of the International Conference, St. Petersburg, 2016, vol. 2, рр. 144–148. (in Russ.)Merkulov Yu. Yu., Solk S. V., Lebedev O. A. Protection of orbital station optics against high-speed damaging elements // Acta Astronautica. 2017. Vol. 135. P. 21—25.Merkulov Yu.Yu., Solk S.V., Lebedev O.A. Acta Astronautica, 2017, vol. 135, рр. 21–25.Медунецкий В. М., Солк С. В. Опыт применения и перспективы технологии алмазного микроточения // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2014. Т. 89, № 1. С. 165—170.Medunetsky V.M., Solk S.V. Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics, 2014, no. 1(89), pp. 165–170. (in Russ.)Добрица Б. Е., Добрица Д. Б. Работоспособность защитных экранов с двойной сеткой при воздействии высокоскоростных частиц. // Вестн. Томск. гос. ун-та. 2015. № 4 (36). С. 64—70.Dobrica B.E., Dobrica D.B. Tomsk State University Journal, 2015, no. 4(36), pp. 64–70. (in Russ.)Герасимов А. В., Пашков С. В., Христенко Ю. Ф. Защита космических аппаратов от техногенных и естественных осколков. Экспериментальное и численное моделирование // Вестн. Томск. гос. ун-та. 2011. № 4 (16). С. 70—78.Gerasimov A.V., Pashkov S.V., Khristenko Yu.F. Tomsk State University Journal, 2011, no. 4(16), pp. 70–78 (in Russ.)Герасимов А. В., Пашков С. В., Христенко Ю. Ф. Теоретико-экспериментальное исследование ударного взаимодействия осколков с различными видами защиты космических аппаратов // Вестн. Нижегород. ун-та им. Н. И. Лобачевского. 2011. № 4 (4). С. 1433—1435.Gerasimov A.V., Pashkov S.V., Khristenko Yu.F. Vestnik of Lobachevsky University of Nizhni Novgorod, 2011, no. 4(4), pp. 1433–1435. (in Russ.)Воробьёв Ю. А., Магжанов Р. М., Семенов В. И., Устинов В. В., Фельдштейн В. А., Чернявский А. Г. Влияние высокоскоростных ударов метеороидов и частиц космического мусора на прочность стекол иллюминаторов модулей Международной космической станции // Космическая техника и технологии. 2015. № 1 (8). С. 53—66.Vorobyov Yu.A., Magzhanov R.M., Semyonov V.I., Ustinov V.V., Feldshtein V.A., Chernyavsky A.G. Space Engineering and Technology, 2015, no. 1(8), pp. 53–66. (in Russ.)Власов Ф. Ю., Воробьёв Ю. А., Семёнов В. И., Устинов В. В. Идентификация кратерных повреждений стекол иллюминаторов в осколочно-метеоритной среде // Космонавтика и ракетостроение. 2012. № 2 (67). С. 165—171.Vlasov F.Yu., Vorobyov Yu.A., Semyonov V.I., Ustinov V.V. Kosmonavtika i raketostroyeniye, 2012, no. 2(67), pp. 165–171. (in Russ.)Креопалова Г. В., Лазарев Н. Л., Пуряев Д. Т. Оптические измерения. М.: Машиностроение, 1987. 264 с.Kreopalova G.V., Lazarev N.L., Puryaev D.T. Opticheskiye izmereniya (Optical Measurements), Moscow, 1987, 264 р. (in Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.