Фибриллярные и сетевые актуаторы и микроманипуляторы на базе сегнетоэлектрических структур для наноспутников и пикоспутников: высоковакуумное и криовакуумное тестирование под пучками частиц в FIB-SEM и Cryo-FIB-SEM

Авторы
Адамович Е.Д., Бурьянская Е.Л., Градов О.В.
Организации
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук (ФИЦ ХФ РАН)
Сессия
Космическое приборостроение и эксперимент
Форма представления
Стендовый
Текст тезисов
Возможность создания управляемых микропучком фибриллярных вакуумных микроактуаторов явно следует из истории развития их силовых прототипов в космической робототехнике. Говоря о развитии робототехники в космических технологиях, необходим учёт длительной истории её существования – с конца 1960-х гг. - середины 1970-х гг. Основные принципиальные современные требования к "interstellar robotics" сформулированы на отраслевых ведомственных международных совещаниях конца ХХ – начала ХХI века. Расширенная трактовка космической робототехники (sensu lato) отлична от узкой её трактовки (sensu stricto) причислением к первой как механически-активных систем зондирования внешней среды, так и пассивных картирующих систем, в то время как вторая подразумевает наличие активных мехатронных элементов типа robotic arms / manipulators. В нашем докладе превалирует узкая трактовка, так как динамика микрофибрилл и кантилеверов под потоком частиц имеет смысл только при наличии движущихся элементов – сегнетоэлектрических структур-актуаторов в составе аппарата. Аналогичная трактовка характерна также и для environment–robot interactions for planetary or terrestrial subsurface explorers / robots based on earthworm locomotion and hopping robots for planetary or asteroid surface exploration. В случае моделирования поведения систем микроактуаторов в вакуумных камерах, наподобие SEM/STEM, можно применять топологию с многоугловым позиционированием электронного микропучка. Фибриллярный манипулятор не может заменить макроманипулятор, но для nanosatellites (наноспутников) и picosatellites (пикоспутников, типа «CANSAT») наборы кооперативных фибриллярных манипуляторов с управлением электронным пучком могут явиться почти единственным возможным средством достижения эффективности во многих механических приложениях – как при импульсном, разовом (типа раскрытия зеркала либо солнечной батареи) действии, так и при адаптивной реакции, которая позволяет стабилизировать поведение системы. Вывод «CANSAT» с полимерными актуаторами на орбиту представляет собой отдельную техническую проблему, так как суборбитальные траектории не соответствуют требованиям достаточного вакуумирования и невесомости (если речь уже идёт о целевой применимости в открытом Космосе за границей Кармана (>100 км), а не за физиологической линией Армстронга 19 км). Но вакуумные и криовакуумные исследования потенциально применимых полимеров пока не проводились достаточно широко, судя по литературе, на необходимых градациях высот и характеристик среды (от атмосферных до высоко разряженных и вакуумных). Таким образом, пока можно только констатировать наличие кинематического эффекта под электронным пучком (что показывается в наших докладах) и постулировать, по подобию, применение его в космических целях, в частности, при параметрах вакуумирования, достижимых на СЭМ (от сверхвысоковакуумных до ASEM / ESEM) и CryoSEM (также с изменением вакуума в широком диапазоне по программе, задаваемой ЭВМ). Возможно также воспроизведение эффектов тяжелых ионов открытого космического пространства при использовании FIB-SEM или Cryo-FIB-SEM.