Молодые инженеры в Харькове - опора космических программ ЕС

Автор: Chiter

Мы – небольшой коллектив, 7 тружеников науки, работаем в Центре Технической Физики при Харьковском Авиационном Институте. Постоянные дела и занятость вставляли палки в колеса, но, выцарапав несколько часов, мы все–таки решили поведать вам историю.

Историю о том, как у нас получилось, или не очень, продвинуть вперед одно из давно забытых на постсоветском пространстве направлений по реализации двухфазного насосного контура, как системы терморегулирования высокомощных перспективных спутников и телекоммуникационных платформ.

Хотя тема и звучит довольно серьезно и непонятно, но на самом деле все очень просто. По сути, это обычный гидравлический контур с насосом, испарителем, конденсатором и гидравлическим аккумулятором. Насос прокачивает жидкий теплоноситель через испаритель, в котором за счет тепловыделений от электронного оборудования спутника он испаряется. Затем газообразный теплоноситель поступает в конденсатор, где за счет радиационного теплообмена с окружающим холодным и не всегда космическим пространством, он конденсируется и возвращается обратно на вход в насос.

Преимущества этой системы можно оценить на следующем примере, отработанном экспериментально и теоретически. Для охлаждения электронного оборудования спутника тепловой мощностью 6 кВт требуется механический насос мощностью всего 10 Вт, при этом температура всех приборов будет находиться на заданном уровне в диапазоне +/-0,5 0С. Кроме того, масса такой системы для заданных требований терморегулирования электронного оборудования и орбитальных условий теплоотвода будет меньше на 30% в сравнении с традиционными однофазными системами. В абсолютных величинах для спутника мощностью 6 кВт выигрыш в массе составляет порядка 50 кг. Для высокой орбиты (300 000 км), с учетом малого энергопотребления на собственные нужды системы, экономия на каждом спутнике составит около миллиона вечнозеленых. Дополнительные выгоды заключаются в возможности использования более компактного и теплонапряженного электронного оборудования с более жесткими температурными требованиями. Более мощные и менее габаритные спутники - это мечта любого производителя коммерческих телекоммуникационных платформ. Забегая вперед, любого, но не постсоветского, если таковые вообще еще остались.

Грустно наблюдать за постоянным регрессом космических технологий в России и Украине. Конечно все начиналось весьма серьезно.В начале 90-х в нашем Центре проводились работы, связанные с проектированием двухфазной насосной системы терморегулирования для российского сегмента международной космической станции. Тогда еще она называлась «Альфа», а сейчас просто МКС. Финансировались работы за счет бюджета РКК «Энергия». Система могла бы стать прорывом в области терморегулирования. NASA тихо сидело и ждало результатов. Апогеем стали орбитальные испытания уменьшенной модели системы терморегулирования на борту космической станции «МИР». Концепция системы каким-то образом доказала свою работоспособность, однако безалаберность и пофигизм при сборке и испытании системы привели к тому, что ничего серьезнее, чем утверждения «система как-то работает» из данных достать не получилось. Выменяв телеметрические данные с центра управления полетом за пару бутылок водки, позднее нам удалось идентифицировать кое-какие результаты по конденсации, но не более того.

В начале 2000-х про все работы забыли… «старички» ушли от дел в другие злачные места. Осталась одна зеленая молодежь. В 2003-м на наш электронный адрес пришло письмо из компании ALCATEL SPACE (сейчас THALES ALENIA SPACE) с заинтересованностью тематикой двухфазных систем терморегулирования. Как оказалось, они наткнулись на статью, опубликованную в одном из иностранных сборников в середине 90-х. Они спросили - «Вы это можете повторить для нас?» и мы молодые, наглые и почти ничего не понимающие в вопросе систем терморегулирования ответили - «Конечно». Так началось наше сотрудничество с французской компанией THALES ALENIA SPACE, которое плодотворно продолжается и до настоящего времени. Из старых работ мы взяли общую концепцию и доработали ее для французов до неузнаваемости. Спроектировали систему, построили полномасштабную модель системы терморегулирования телекоммуникационной платформы и успешно испытали ее (правда, пока только на Земле). Затем интегрировали ее в одну из лабораторий THALES ALENIA SPACE. Получили огромный экспериментальный опыт на различных теплоносителях (аммиак, R22 и R245), но результаты никому не показываем. Каждый год ездим на месяц-два в Канны (Франция) для испытания чего-то нами свежеспроектированного. Получаем массу позитива, сталкиваясь с организацией работы в этой компании.

Самые смешные - это секьюрити и пожарники. Тут Задорнов иногда просто отдыхает. Одни боятся аммиака как радиации, не доверяя своим датчикам, и здравому смыслу, а другие весело покуривают, стравливая баллон с пропаном. Другие ярые защитники окружающей среды построили у себя специальную систему утилизации аммиака, стоимость которой соизмерима со стоимостью всего нашего проекта. При этом нам ее еще пришлось модернизировать, так как изначально она была совершенно бесполезна. У себя, в ХАИ, мы утилизировали аммиак в бочку с водой, и все работало как часы. Вместе с тем у них все получается, строятся спутники, которые успешно летают и работают по 15 лет. Есть надежда, что доживем до коммерческого старта телекоммуникационной платформы нового поколения с нашей концепцией системы терморегулирования (предварительно до 2018 года).

Вот так мы продвигаем иностранный космос на территории Украины, при этом никакого интереса со стороны нашего космического агентства не обнаруживаем. Даже уже и не пытаемся его возбуждать. Однако наша страна могла бы стать и лидером в этой технологии при наличии хоть какого-то внимания, потому как бюджет проведенных работ за 10 лет просто смешной, даже для украинского космического агентства.

Мораль истории такова, что молодость и инженерное бесстрашие, сочетающееся с глупостью, может давать серьезные научные результаты… конечно на останках «советских старичков» и при условии хоть каких-то денежных удобрений. Удобряя же нежизнеспособные проекты типа «Сколково», можно вырастить только слово «инновация», которое будет оргазмично слетать с уст каждого чиновника, поживившегося, или желающего это сделать. Надеемся, что кто-то еще в России или Украине втихаря от «государственных освоителей бюджета» занимается подобными работами. Будем рады поделиться опытом.

Параллельно наш Центр занимается широким спектром работ от анализа аварийных режимов работы АЭС с реакторами ВВЭР и РБМК до охлаждения тушек куриц и конфет. Между делом сотрудничаем с украинским космосом (КБ «Южное») по проекту Циклон-4 в части проектирования системы термостатирования наземного ракетного комплекса, а также изготавливаем мобильную заправочную станцию для аммиачных двигателей спутников.

Текст автора Chiter из сайта "Хочу все знать"