Результат интеллектуальной деятельности: Устройство ориентации космического аппарата по звездам

Изобретение относится к космической навигации и может быть использовано для оперативного точного определения ориентации космического аппарата относительно неподвижной системы координат.

Известно своим практическим применением устройство [1]. Принцип работы данного устройства основан использовании комплекса блоков обработки данных.

Недостатками данного устройства являются большие габариты из-за наличия нескольких блоков и плохой отвод тепла.

Наиболее близким по технической сущности является устройство [2], принцип работы которого основан на использовании колодезной компановки датчика, в которой оптическая система и бленда объединены в центральный модуль, а также на использовании термоэлектрического охладителя Пельтье.

Применение подобных приборов ограничивается:

- относительно не высоким качеством требуемых сигналов с матричного приемника излучения, отсутствия возможности проведения в реальном времени измерений интенсивности электромагнитного излучения в терагерцовой области с пространственным разрешением как в односпектральном, так и в многоспектральном режимах, а также с поляризационным разрешением.

Задачей изобретения является создание устройства, обеспечивающего возможность устойчивой работы бленды, получения качественных требуемых сигналов приема-передачи, проведения в реальном времени измерений интенсивности электромагнитного излучения в терагерцовой области. Это представляется возможным с введением в схему устройства неохлаждаемого матричного приемника ИК-излучения на основе термопневматического микромеханического преобразователя с оптоэлектронной системой считывания и матричного приемника терагерцового излучения [3, 4].

Требуемый технический результат достигается тем, что предлагаемое устройство содержит корпус, оптическую систему (объектив), бленду, неохлаждаемый матричный приемник ИК-излучения на основе термопневматического микромеханического преобразователя с оптоэлектронной системой считывания, центральный модуль, электронную единую плату, гибкие участки электронной единой платы, термоэлектрический охладитель Пельтье, пластину, выполняющую функцию крышки корпуса и матричный приемник терагерцового излучения.

На фиг. 1 показан возможный вариант предлагаемого устройства, который содержит:

1 - корпус

2 - оптическую систему (объектив)

3 - бленду

4 - неохлаждаемый матричный приемник ИК-излучения на основе термопневматического микромеханического преобразователя с оптоэлектронной системой считывания

5 - центральный модуль

6 - электронная единая плата

7 - гибкие участки электронной единой платы

8 - термоэлектрический охладитель Пельтье

9 - пластина, выполняющую функцию крышки корпуса

10 - матричный приемник терагерцового излучения.

Устройство ориентации космического аппарата по звездам работает следующим образом:

Оптическая система 2 и бленда 3 объединены в центральный модуль 5, вставленный внутрь корпуса 1. Центральный модуль 5 можно разбить на 2 части: первую - выступает за пределы корпуса 1 и включает в свой состав верхнюю часть бленды 3 и вторую- расположенную внутри корпуса 1 и содержащую нижнюю часть бленды 3 и оптическую систему (объектив) 2. При этом бленда 3 является держателем оптической системы 2. Между первой и второй частями имеется пластина 9, перпендикулярная оси датчика, выполняющая функцию крышки корпуса 9. Единая электронная плата 6, соединена перемычками из гибких верхних слоев 7 по которым передается сигнал. Наличие гибких перемычек 7 на электронной единой плате 6 позволяет принимать ей объемную форму. Единая электронная плата 6 размещена вокруг центрального модуля 5 и закреплена к боковым стенкам и основанию корпуса винтами. Плата включает гибкие участки, по которым она изогнута таким образом, что основные тепловыделяющие элементы прижаты к боковым стенкам корпуса, а неохлаждаемый матричный приемник ИК-излучения на основе термопневматического микромеханического преобразователя с оптоэлектронной системой считывания 4 и матричный приемник терагерцового излучения 10 - к основанию корпуса.

Общий рост теплового тока и связанных с ним шумов, вызываемый воздействием энергичных космических частиц на неохлаждаемый матричный приемник ИК-излучения основе термопневматического микромеханического преобразователя с оптоэлектронной системой считывания 4 и матричный приемник терагерцового излучения 10 уменьшается путем охлаждения. Охлаждение осуществляется с помощью термоэлектрического охладителя Пельтье 8, установленных снизу неохлаждаемого матричного приемника ИК-излучения на основе термопневматического микромеханического преобразователя с оптоэлектронной системой считывания 4 и матричного приемника терагерцового излучения 10.

Часть гибкой платы на которой расположены неохлаждаемый матричный приемник ИК-излучения на основе термопневматического микромеханического преобразователя с оптоэлектронной системой считывания 4 и матричного приемника терагерцового излучения 10 расположена у основания корпуса и имеет наилучшие условия для отвода тепла. На неохлаждаемом матричном приемнике ИК-излучения на основе термопневматического микромеханического преобразователя с оптоэлектронной системой считывания 4 и матричном приемнике терагерцового излучения 10 снизу установлен термоэлектрический охладитель Пельтье 8, контактирующие через теплопроводящую пасту или прокладку с приемником и основанием.

Для оптимального охлаждения остальных тепловыделяющих элементов микросхем они размещаются на объемно-сложенной единой электронной плате 6, вставленной в корпус 1 датчика так, чтобы иметь контакт с боковыми стенками корпуса. Гибкие перемычки платы 7 позволяют перемещаться ее основным частям в необходимых пределах для надежного контакта с теплоотводящими стенками и основанием. Неохлаждаемый матричный приемник ИК-излучения на основе термопневматического микромеханического преобразователя с оптоэлектронной системой считывания 4 и матричный приемник терагерцового излучения 10 позволяют улучшить качество требуемых сигналов приема-передачи, и обеспечить проведение в реальном времени измерений интенсивности электромагнитного излучения в терагерцовой области, чем обеспечивают стабильную работу устройства в целом, а термоэлектрический охладитель Пельтье 8 позволяет достичь оптимального охлаждения тепловыделяющих элементов платы в целом. Матричный приемник ИК-излучения на основе термопневматического микромеханического преобразователя с оптоэлектронной системой считывания 4 и матричный приемник терагерцового излучения 10, соединены прямой связью между собой.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Ru 111280, 2011 г.

2. Ru 2577558, 2015 г.

3. Elibrary.ru/item.asp

4. Ru 2414688, 2010 г.