Численное моделирование параметров оптических солнечных отражателей на основе интерференционных и металлических покрытий для ультрафиолетового диапазона спектра

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Губанова Л.А., Зейгман Р.Е. Численное моделирование параметров оптических солнечных отражателей на основе интерференционных и металлических покрытий для ультрафиолетового диапазона спектра // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 9. С. 114–119. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-09-114-119

Gubanova L.A., Zeygman R.E. Numerical simulation of parameters of optical reflectors based on interference and metal coatings for the ultraviolet range of the spectrum [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2023. V. 90. № 9. P. 114–119. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-09-114-119

Ссылка на англоязычную версию:

L. A. Gubanova and R. E. Zeygman, "Numerical simulations to determine the parameters of ultraviolet optical reflectors based on interference coatings and metal coatings," Journal of Optical Technology. 90(9), 560-562 (2023). https://doi.org/10.1364/JOT.90.000560

Аннотация:

Предмет исследования. Конструкция оптического солнечного отражателя, обеспечивающего высокое интегральное отражение более 98% в интервале длин волн 350–2500 нм и малое поглощение до 0,041. Цель работы. Создание оптических солнечных отражателей на основе интерференционных покрытий с целью решения задачи отвода тепла и отражения солнечного излучения от летательных аппаратов, что позволит увеличить их работоспособность и длительность использования. Метод. Выбор оптического солнечного отражателя осуществлялся на основе синтеза многослойных конструкций интерференционных систем, подборе пленкообразующих материалов, устойчивых к высоким температурам, поскольку оптические солнечные отражатели выдерживают максимальные температуры на поверхности корпуса космического корабля 1260–1454 °С. Расчет спектральных характеристик осуществлялся матричным методом. Полученные конструкции интерференционных зеркал, в состав которых входят металлические слои и слои из тугоплавких оксидов, позволяют увеличить коэффициент отражения излучения в рабочем спектральном диапазоне за счет выбора толщины слоев, входящих в состав диэлектрической составляющей зеркала. Основные результаты. Использование диэлектрического зеркала позволяет повышать коэффициент отражения оптического солнечного отражателя, в состав которого входит серебряное зеркало, в ультрафиолетовой области спектра на 18%. Расчеты показывают, что основная характеристика разработанной конструкции оптического солнечного отражателя — коэффициент поглощения солнечного излучения, уменьшается от 0,049 (для чистого серебра) до 0,041, а в случае системы, в состав которой входят диэлектрические слои, он уменьшается от 0,114 (рассчитан для чистого алюминия при условии внутреннего отражения) до 0,081. Практическая значимость заключается в решении проблемы терморегуляции и отражения солнечного излучения от космических аппаратов, что важно для повышения их работоспособности и долговечности.

Ключевые слова:

оптический солнечный отражатель, диэлектрическое зеркало, металлическое зеркало, отражение в ультрафиолетовой области спектра

Коды OCIS: 310.1620, 310.3915, 310.4165

Список источников:

1. Салахутдинов Г.М. Тепловая защита в космической технике. М.: Знание, 1982. 64 c.

2. Цаплин С.В., Болычев С.А., Романов А.Е. Теплообмен в космосе. Самара: Самарский университет, 2013. 56 с.

3. Miyazaki E., Yamagata I. Results of space-environment exposure of the flexible optical solar reflector // J. Spacecraft and Rockets. 2009. V. 46. № 1. P. 28–32. http://dx.doi.org/10.2514/1.31855

4. ГОСТ Р 59323–2021. (ИСО 16691:2014). Системы космические. Покрытия терморегулирующие для космических аппаратов. Общие требования. Введ. 01.06.2021 Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. М.: изд. Стандартинформ, 2019. 27 с.

5. Жевтун И.Г., Гордиенко П.С. Терморегулирующее покрытие на титане и его сплавах // Патент РФ № RU2751033. Бюл. 2020. № 19.

6. Кузнецов В. Д. Космическая погода и риски космической деятельности // Космическая техника и технологии. 2014. № 3(6). С. 3–13.

7. Киселева Л.В., Григорьевский А.В. Терморегулирующее покрытие класса «Солнечные отражатели» // Патент РФ № RU2574620C1. Бюл. 2011. № 4.

8. Вятлев П.А., Гончаров К.А., Сигаев В.Н. Анализ технологии изготовления стеклянных элементов для термооптических покрытий космических элементов // Труды МАИ. 2018. № 102. С. 9.

9. Wertz J.R., Larson W.J. Space mission analysis and design (2. print ed.). Dordrecht: Kluwer Academic, 1999. P. 380–381.

10. Финченко В.С., Котляров Е.Ю., Иванков А.А. Системы обеспечения тепловых режимов автоматических межпланетных станций. Химки: НПО Лавочкина, 2018. 400 с.

11. Thermal design examples spacecraft thermal control: Handbook // V. 1. Fundamental Technologies. Ed. by Gilmore D.G. / El Segundo, CA: Aerospace Press, 2002. Chapter 3. P. 71–137.

12. Ковтун В.С., Королев Б.В., Синявский В.В. и др. Космические системы связи разработки ракетно-космической корпорации «Энергия» им. С.П. Королева // Космическая техника и технологии. 2015. № 2(9). С. 3–24.

13. Полевщиков М.М. Стабильность терморегулирующих покрытий к воздействию повреждающих факторов космического пространства на орбите высотой 20000 км // Решетневские чтения. 2012. № 16. С. 31–32.

14. Свечкин В.П., Савельев А.А., Соколова С.П. и др. Терморегулирующее покрытие К-208СР. Технология получения, свойства и их изменения в процессе эксплуатации при воздействии факторов космического пространства // Космическая техника и технологии. 2017. № 2(17). С. 99–107.

15. Друмметер Л.Ф., Хасс Г. Поглощение солнечного излучения и тепловое излучение напыленных покрытий: пер. с англ. / Т. 2. Физика тонких пленок. Под общей ред. Хасса Г., Тунна Р., Франкомба Г.М. М.: Мир, 1967. С. 257–320.

16. Металлы и сплавы: справочник / под ред. Солнцева Ю.П. СПб.: Профессионал, 2006. 1089 с.

17. ОСТ 3–1901–95. Покрытия оптических деталей. Типы, основные параметры и методы контроля. Введ. 01.09.1995. М.: изд. ЦНИИ «Комплекс», 1995. 191 с.