Современная электроника №5/2023

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ 58 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 5 / 2023 Ионизирующееизлучениекосмического пространстваиконструирование радиационно - стойких приборовдля систем управлениякосмическимиаппаратами . Часть 1 Космическое пространство ( КП ) является естественной радиационной средой , в которой действуют : галактическое излучение , излучение Солнца , особенно в периоды солнечной активности . Магнитное поле Земли , захватывая заряженные частицы , образует естественные радиационные пояса Земли и исскуственные радиационные пояса Земли , оказывающие значительное влияние на аппаратуру и человека . При полётах к некоторым планетам космические аппараты ( КА ) могут подвергаться воздействию ионизирующих излучений этих планет . к . т . н . СергейКравчук , д . т . н . Владимир Соколов , к . т . н . Оксана Вовк , к . т . н . МихаилМарченко , к . т . н . ДмитрийШеломанов ( МОКБ « Марс » – филиал ФГУП « ВНИИА ») Общеизвестно , что основные необ - ратимые дефекты в приборах создают нейтроны из - за своей высокой прони - кающей способности , результатом чего является смещение атомов из узлов кристаллической решетки и образова - ние устойчивых радиационных дефек - тов . Протонное излучение также при - водит к образованию необратимых дефектов кристаллической структуры . Заряженные частицы , протоны и элек - троны , помимо этого , создают эффекты ионизации , которые , как правило , явля - ются обратимыми , если только иониза - ционные токи не вызывают пробой [1]. При определении уровня воздействия ионизирующих излучений КП необхо - димо принимать во внимание влияние на аппаратуру экранов , корпусов , кото - рые , в свою очередь , не только ослабля - ют воздействие излучений , но и могут являться источниками вторичного излу - чения в виде нейтронов , гамма - квантов , протонов и других тяжёлых частиц [1]. Для обеспечения длительного функ - ционирования в условиях КП аппарату - ра проектируется таким образом , чтобы минимизировать нарушения работо - способности из - за действия ИИ КП . Природа происхождения и характери - стики ионизирующих излучений кос - мического пространства ( ИИ ) в настоя - щее время достаточно хорошо изучены , а различные тонкости этой проблем рассмотрены , в частности , в [2, 3]. При - ведём общие сведения об ионизирую - щем излучении КП , которое оказывает существенное влияние на вопросы про - ектирования аппаратуры КА . Галактические космические лучи ( ГКЛ ) образуются вне Солнечной системы , воздействуя на КА в меж - звёздном и околоземном простран - стве за счёт притяжения магнитного поля Земли . ГКЛ состоят из протонов ( приблизительно 85%), ядер гелия (10%), более тяжёлых ядер (1%), элек - тронов (1%), а также рентгеновского и гамма - излучений [4, 5]. Частицы ГКЛ обладают очень высокой энергией – от 10 8 до 10 20 эВ . Плотность потока частиц подвержена относительно небольшим колебаниям , обусловленным вариаци - ями межпланетного магнитного поля , и составляет около 5 част /( см 2 ⋅ с ). Из - за низкой плотности потока ГКЛ доза , которую может получить аппа - ратура за год от воздействия лучей ГКЛ , составляет 1…50 рад [1]. Однако вспышки многих звёзд создают мощ - ное ионизационное воздействие . Солнечные космические лучи ( СКЛ ) связаны с хромосферными процесса - ми на Солнце , которые имеют нерегу - лярный характер , проявляясь в пери - од повышенной солнечной активности ( до 10 вспышек , длящихся несколько суток в год ). Плотность потока частиц может составлять 10 6 част /( см 2 ⋅ с ) при энергии до 10 7 эВ . Их воздействие может вызывать деградацию отдель - ных приборов , в том числе солнечных элементов . Интенсивность солнечно - го излучения изменяется от вспышки к вспышке , годовые дозы радиации могут составлять 10 3 …10 4 рад на поверх - ности космического аппарата [5]. Вероятность появления солнечных протонов на траектории Земли вне магнитосферы в период максимумов Таблица 1. Усреднённые параметры потоков частиц космических лучей и радиационных поясов Земли Вид излучения Состав излучения Энергия частиц , эВ Плотность потока , част /( см 2 ⋅ с ) Средняя доза облучения КА на его поверхности за год , рад Галактические космические лучи ( ГКЛ ) Протоны (90 %) 10 8 …10 20 1…2 10 Ядра гелия (7…15%) Ядра тяжёлых элементов (1 %) Солнечные космические лучи ( СКЛ ) Протоны (90 %) 1…10 7 10 3 …10 4 max 10 6 103…104 Ядра других частиц (10 %) Радиационные пояса Земли ( РПЗ ) Внешний За 5 лет Протоны Электроны (1…10) ⋅ 10 6 10 6 …10 7 5 ⋅ 10 4 …5 ⋅ 10 5 Внутренний Протоны Электроны (20…800) ⋅ 10 6 < 1 ⋅ 10 6 10 4 10 6 ..10 7 5 ⋅ 10 4 …5 ⋅ 10 5