ОСТ 134-1044-2007. Аппаратура, приборы, устройства и оборудование космических аппаратов. Методы расчета радиационных условий на борту космических аппаратов и установления требований по стойкости радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов к воздействию заряженных частиц космического пространства естественного происхождения (81742)

OCT 134-1044-2007

НОРМАТИВНЫЙ ДОКУМЕНТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ РКТ

АППАРАТУРА, ПРИБОРЫ, УСТРОЙСТВА И ОБОРУДОВАНИЕ
КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Методы расчета радиационных условий на борту космических аппа­ратов и установления требований по стойкости радиоэлектронной аппара­туры космических аппаратов к воздействию заряженных частиц космиче­ского пространства естественного происхождения

Всего страниц 182Предисловие

1. РАЗРАБОТАН ФГУП ЦНИИмаш, НИИЯФ МГУ, 22ЦНИИИ МО РФ, НИИ приборов Росатома

2. УТВЕРЖДЕН ЦКБС ФГУП ЦНИИмаш (информационный указа­тель нормативных документов по стандартизации ракетно-космической техники за ЇП квартал 2007 г.)

3. РАЗРАБОТАН ВПЕРВЫЕ

ЗАРЕГИСТРИРОВАН В ЦКБС ФГУП ЦНИИмашСодержание

1. Область применения 1

2. Нормативные ссылки 2

3. Термины и сокращения 2

4. Методы расчета радиационных условий на борту космических ап­

паратов 3

5. Радиационные условия на борту космических аппаратов на типовых

орбитах полета : 5

6. Методы установления требований по стойкости РЭА КА к воздей­

ствию 34 КП 6

Приложение А (обязательное) Модель потоков 34 ЕРШ 12

Приложение Б (обязательное) Модель потоков 34 СКЛ 70

Приложение В (обязательное) Модель потоков 34 ГКЛ 82

Приложение Г (рекомендуемое) Методы расчета геоцентрических и L-B координат 90

Приложение Д (обязательное) Метод расчета энергетических спек­тров заряженных частиц ЕРПЗ на орбитах Земли 98

Приложение Е (обязательное) Метод расчета функции проникнове­ния потоков заряженных частиц ГКЛ и СКЛ в магнитосферу Зем­ли 101

Приложение Ж (рекомендуемое) Инженерный метод расчета по­глощенных доз электронов и протонов за защитой 105

Приложение И (рекомендуемое) Радиационные условия на борту КА на типовых орбитах по дозовым эффектам 112

Приложение К (рекомендуемое) Радиационные условия на борту КА на типовых орбитах по одиночным эффектам 136

Библиография 176

ШНОРМАТИВНЫЙ ДОКУМЕНТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ РКТ

АППАРАТУРА, ПРИБОРЫ, У СТРОЙСТВЛИ ОБОРУДОВАНИЕ
КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Методы расчета радиационных условий на борту космических аппа­ратов и установления требований по стойкости радиоэлектронной аппара­туры космических аппаратов к воздействию заряженных частиц космиче­ского пространства естественного происхождения

Дата введения - 2008-01-01

1. Область применения

Настоящий нормативный документ по стандартизации ракетно- космической техники распространяется на бортовую радиоэлектронную аппаратуру, приборы и оборудование космических аппаратов (аппара­тура класса 5 по ГОСТ РВ 20. 39. 305-98) и устанавливает методы расче­та и радиационные условия на борту космических аппаратов на типовых орбитах полета при воздействии заряженных частиц естественных ра­диационных поясов Земли, солнечных и галактических космических лу­чей по дозовым и одиночным эффектам, методы установления требова­ний в технические задания на разработку бортовой радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов по стойкости к воздействию указан­ных заряженных частиц.

2. Настоящий документ развивает и дополняет основные положения и требования ГОСТ РВ 20.39.305-98 в части требований стойкости борто­вой радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов к воздействию ионизирующих излучений космического пространства.Нормативные ссылки

В настоящем документе использованы ссылки на следующие стан­дарты:

ГОСТ РВ 20.39.305-98

ГОСТ Р 25645.165-2001. Лучи космические солнечные. Вероятност­ная модель потоков протонов

ГОСТ 25645.150-90. Лучи космические галактические. Модель из­менения потоков частиц

3. Термины и сокращения

   1. Термины

В настоящем документе применены термины по ГОСТРВ 20.39.305, ГОСТ Р 25645.165 и ГОСТ 25645.150.

В настоящем документе применены следующие сокращения:

КА — космический аппарат

34 - заряженные частицы

КП - космическое пространство

ЕРПЗ — естественные радиационные пояса Земли

ГКЛ - галактические космические лучи

СКЛ - солнечные космические лучи

РЭА - радиоэлектронная аппаратура

МКП - межпланетное космическое пространство

ЛПЭ - линейная передача энергии

ТЗЧ - тяжелые заряженные частицы

ЭВТИ - экранно-вакуумная тепловая изоляция

СА - солнечная активность

ТЗ - техническое задани

4. еМетоды расчета радиационных условий на борту космиче­ских аппаратов

   1. Основой для расчета радиационных условий работы бортовой РЭА КА служат модели потоков 34:

-пространственно - энергетические модели потоков электронов и протонов ЕРПЗ;

-модели энергетических спектров потоков протонов и ТЗЧ СКЛ и ПСЛвМКП.

В качестве модели потоков 34 ЕРПЗ принята модель [1], [2], 34 ГКЛ -- модель ГОСТ 25645.150, 34 СКЛ - модель ГОСТ Р 25645.165.

Модель потоков 34 ЕРПЗ в соответствии с Приложением А, мо­дель потоков 34 СКЛ в соответствии с Приложением Б, модель потоков 34 ГКЛ в соответствии с Приложением В.

• расчет L-B координат на траектории полета КА;

• рассчет потоков частиц ЕРПЗ на орбите Земли;

• расчет функции проникновения 34 ГКЛ и СКЛ в магнитосферу Земли на траекторию полета КА;

• расчет спектров и поглощенных доз 34 внутри КА после прохож­дения через защиту.

Метод расчета L-B координат на траектории полета КА приведен в Приложении Г, потоков 34 ЕРПЗ на орбите Земли - в Приложении Д ме­тод расчета функции проникновения 34 ГКЛ и СКЛ в магнитосферу Зем­ли на траекторию полета КА в соответствии с Приложением Е, метод рас­чета поглощенных доз внутри КА после прохождения через защиту при­веден в Приложении Ж.

4. Рис. 4.1 - Алгоритм расчета радиационных условий на борту КАРадиационные условия на борту космических аппаратов на типовых орбитах полета

   1. Радиационные условия работы бортовой РЭ А КА, от которых зависит ее работоспособность по дозовым эффектам, определяются сле­дующими характеристиками 34 КП:

• интегральными спектрами потоков электронов и протонов ЕРПЗ на поверхности КА;

• дифференциальными спектрами потоков электронов и протонов ЕРПЗ на поверхности КА;

• дифференциальными спектрами потоков протонов СКЛ на по­верхности КА

• поглощенными дозами электронов (с учетом тормозного излуче­ния) ЕРПЗ, протонов ЕРПЗ и СКЛ.

• плотностей потоков протонов ГКЛ;

• ЛПЭ плотностей потоков 134 ГКЛ;

• пиковых потоков протонов СКЛ;

• ЛПЭ пиковых потоков Т34 СКЛ;

• потоков протонов за время, соответствующее САС КА;

• ЛПЭ потоков Т34 СКЛ за время, соответствующее САС КА;

• плотностей потоков протонов ЕРПЗ.

• круговых с высотой Н=200, 400, 1000, 1700, 3000, 4000, 5000, 6000, 8000, 10000, 15000, 20000, 30000км., с углами наклонения 1=30° и 60°, Н=700 км, i=98°;

• геостационарной с углами наклонения І=0° и 5°;

• эллиптических с параметрами: высота апогея На=40000 км., высо­та перигея Нп=600 км., угол наклонения i=63°, угловое расстояние пери­гея <о=0°, 45°, 90°; На=20000км„ Нп=320км., і—63°, ю-0°, 45°, 90°; На=250000 км., Нп=320 км., і=65°, ш-0°, 45°, 90°.

В качестве типовых форм защиты установлены полуплоскость и сфера, типовых значений толщины защиты - значения, соответствующие ГОСТ Р В 20.39.305 - 0.1, 0.5, 1.0 и 3.0 гем"², дополнительно включены значения - 0.01,2.0 и 10.0 г'см"².

4. 4. Значения характеристик 34 КП на типовых орбитах полета КА рассчитаны с использованием программ [3], основанных на моделях пото­ков 34 КП в соответствии с Приложениями А, Б и В и методах расчета радиационных условий в соответствии с Приложением Е и приведенных в Приложениях Г, Д.

   5. Значения характеристик 34 КП по дозовым эффектам для ти­повых орбит приведены в Приложении И, по одиночным эффектам - в Приложении К. Спектры 34 СКЛ установлены по самой большой солнеч­ной вспышке (в 2000 г.). Спектры протонов ЕРПЗ установлены при мини­муме СА.

5. Методы установления требований по стойкости РЭА КА к воздействию 34 КП

Требования к бортовой РЭА КА по стойкости к воздействию 34 КП рекомендуется устанавливать раздельно по дозовым и одиночным эффек­там.

• электронов ЕРПЗ с поглощенными дозами за типовыми защита­ми, приведенными в таблице №..,;

• протонов ЕРПЗ с поглощенными дозами за типовыми защи тами, приведенными в таблице №...;

• протонов СКЛ с поглощенными дозами за типовыми защитами, приведенными в таблице №....

При необходимости (по решению главного конструктора) указы­вают от какой точки поверхности даны распределения доз по толщине защиты - от поверхности КА (т.е. учтена возможная дополнительная за­щита составной части аппаратуры) или от поверхности самой составной части аппаратуры. Если распределение дано от поверхности КА, то необ­ходимо дать значение учтенной толщины защиты.

Спектры и поглощенные дозы 34 ЕРПЗ и СКЛ устанавлива­ют либо по результатам расчета для орбиты полета конкретного КА (при наличии соответствующих программ расчета, основанных на моделях по­токов 34 КП и методах расчета радиационных условий на борту КА, ус­тановленных в данном документе), либо берут из таблиц Приложения И для орбиты, наиболее близкой к типовой с повышенными значениями ха- рактерисгик 34. Для минимизации требований допускается значения ха­рактеристик рассчитывать путем линейной интерполяции между сосед­ним типовыми орбитами.

Требования к РЭА КА по стойкости к воздействию 34 ЕРПЗ на высокоэллиптических орбитах при угловом расстоянии перигея, отли­чающемся от величины 0°, 45°, 90°, устанавливают в соответствии с таб­лицами 6.1 (по электронам) и 6.2 (по протонам). Для минимизации требо­ваний рекомендуется поглощенные дозы для конкретного значения угло­вого расстояния перигея определять путем линейной интерполяции доз в промежутках значений со: 0° -- 45°, 45° -90°.

Если РЭА используется в КА, работающих на различных орбитах, то требования задают исходя из наиболее жестких радиационных усло­вий.

Если ресурс эксплуатации КА близок к циклу солнечной активно­сти (8-12 лет), то характеристики 34 ЕРПЗ устанавливают средними между их значениями при минимуме и максимуме СА

.Таблица 6.1 - Таблица соответствия углов перигея расчетных и распро­страняемых данных по характеристикам электронов

Таблица 6.2 - Таблица соответствия углов перигея расчетных и распространяе­мых данных по характеристикам протонов

D(d>d_;) = Djexp{- a(d-dj) } (1)

где а -коэффициент аппроксимации, определяемый по формуле

а= - ln(Di₊iZDj)/(di_+l-di);

d - требуемое значение толщины зашиты;

d; - ближайшее значение толщины защиты, меньшее требуемого; di+і - ближайшее значение толщины защиты, большее требуемого;

Dj, Dj+i - значения поглощенных доз при значениях толщины за­щиты dj и dj+i, соответственно.

Для толщин защиты более 10 гем'² поглощенные дозы рассчиты­ваются по значениям коэффициентов аппроксимации, определенным при значениях толщин защиты 3 и 10 гем'².

6.1.6 Требования устанавливают по моделям защиты в форме сферы или полуплоскости. Выбор модели защиты проводят в зависимости от конструктивного исполнения блоков РЭА и их размещения в составе КА

6.2 Установление требований по одиночным эффектам