Как проверяют космические спутники на Земле?

4 октября 1957 года для человечества началась новая эпоха - был запущен первый искусственный спутник Земли. За эти годы спутники стали помощниками людей почти во всех сферах жизни. Современные астрономия, навигация, связь, предсказание погоды невозможны без спутников на орбите. Но как же их испытывают перед запуском в космос? - Давайте разбираться.

Все понимают, что условия в космосе и на Земле кардинально отличаются. Спутники в основном летают на геостационарной орбите в ~36000 км от земной поверхности. 

Факторы воздействующие на спутник:

• Механические воздействия
• Экстремальные температуры (положительные и отрицательные) и их быстрый перепад (термоцикличные нагрузки)
• Отсутствие давления (вакуум)
• Радиация и излучение

Если необходимая механическая прочность конструкции спутника обычно частично рассчитана при проектировании (у ведущих стран в космической области уже большой опыт), то на вакуум и температуры спутники и их двигатели обязательно испытывают.

Для термовакуумных испытаний используются специальные камеры (стенды), это большие герметичные цельнометаллические конструкции (вертикальные или горизонтальные) для имитации космического пространства. Для размещения там спутника использую поворотные или откатные двери-крышки, а внутри камеры поворотный стол.

Как же в такой бочке из нержавеющей стали создать комическую среду в миниатюре? Очень просто - добавить пару систем: вакуумную и систему по созданию высоких и низких температур. На самом деле разных систем там десятки, объединенных общей системой управления, но мы сосредоточимся на термовакуумных испытаниях.

Вакуумная система обеспечивает давление до 10-9 Торр (это внутри частиц остается по пальцам можно пересчитать).  Это достигается последовательной откачкой атмосферы внутри: сначала механические насосы, потом турбомолекулярные, потом криогенные. Все насосы установлены через вакуумные затворы и работают последовательно по достижению нужного давления.

А нужную температуру создают так: высокую инфракрасными нагревателями (в космосе работает передача тепла излучением) и низкую специальными алюминиевыми экранами с циркуляцией спирта или жидкого азота (до -200 С).

Еще добавляют систему имитации излучения Солнца с фокусирующими зеркалами для создания локального теплового потока. 

Если в камере испытывают двигатели спутников, то ставят внутри защитные экраны, мишени и поглотители энергии (теплообменники). Для испытания электроники спутников (там вредных факторов действует больше, чем на конструкцию спутника) есть отдельные стенды с имитацией космического излучения.

Испытание космических аппаратов на Земле дело не быстрое, затратное, но очень востребованное. Новых спутников выводят на орбиту с каждым годом больше. В России этим занимается несколько крупных компаний, например «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» в Железногорске и АО «Корпорации «Комета» в Сантк-Петербурге.