Ученые Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королева разрабатывают компактную криогенную установку для охлаждения инфракрасных датчиков космических аппаратов. Охлаждение датчиков позволяет избавиться от тепловых помех и тем самым увеличить "остроту зрения" спутников в инфракрасном диапазоне.

За основу конструкции установки взята известная схема газовой криогенной машины (ГКМ) Стирлинга, в которой рабочий газ периодически сжимается и расширяется, что приводит к последовательному нагреву и охлаждению газа в замкнутом пространстве. В результате в различных частях газовой машины возникает разница температур и более холодную часть можно задействовать в качестве охладителя. В классической машине Стирлинга на газ воздействует движущийся поршень, в самарской установке используется схема с компрессором и так называемой пульсационной трубой. В пульсационной трубе создается временная задержка в движении газа по отношению к давлению, благодаря чему и происходит перенос теплоты. Данное решение делает установку более надежной и эффективной по сравнению с ГКМ Стирлинга (1).

"В газовых криогенных машинах Стирлинга всегда есть два движущихся устройства - компрессор и расширитель. В нашем криогенном пульсационном холодильнике, или охладителе, используется только компрессор, то есть, снижается количество движущихся частей и, следовательно, увеличивается надежность устройства. Подобные газовые криогенные машины Стирлинга применяются прежде всего в космосе - для охлаждения инфракрасных датчиков космических аппаратов, чтобы снизить уровень тепловых аберраций и увеличить чувствительность датчиков. Основной сферой применения нашей установки также будет космос - она будет охлаждать датчики, устанавливаемые, например, на космических спутниках и МКС", - рассказал научный руководитель лаборатории криогенной техники Самарского университета Дмитрий Угланов.

Действующий опытный образец установки уже изготовлен и испытан в лаборатории криогенной техники. В качестве рабочего газа в системе используется гелий под давлением от 2,5 до 3,5 МПа. В ходе испытаний ученым пока удалось получить охлаждение лишь до минус 45 градусов по Цельсию. Следующий этап работ - создание усовершенствованной версии установки: более компактной, более дешевой и позволяющей получать более низкие температуры.

"Усовершенствованную версию планируем закончить в следующем году. Она должна быть более компактной - например, общая длина установки уменьшится с нынешних 80 до 40-50 см. Мы также постараемся выйти на температуры охлаждения до минус 150 градусов по Цельсию. Кроме того, снизится общая стоимость оборудования за счет более широкого использования отечественных комплектующих - к примеру, мы хотим заменить зарубежный компрессор стоимостью порядка полторы тысячи долларов на отечественный аналог, требующий дополнительных доработок в лаборатории криогенной технике. Его стоимость составит около 6-7 тысяч рублей", - отметил Дмитрий Угланов

TLTnews.ru