izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2021-1-32-37izmertech-1722Research ArticleТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯTHERMOPHYSIC MEASUREMENTSНовая реперная точка орбитальной калибровочной шкалы на базе эвтектического сплава In-Bi для применения в высокостабильных опорных бортовых излучателях нового поколенияNew fi xed point of on-orbit calibration scale based on the In-Bi eutectic alloy for application in novel high-stable space-borne standard sourcesБурдакинА. А.BurdakinA. A.

Андрей Александрович Бурдакин

Москва

Andrei A. Burdakin

Moscow

burdakin-m4@vniiofi.ruГавриловВ. Р.GavrilovV. R.

Валерий Рудольфович Гаврилов

Москва

Valerii R. Gavrilov

Moscow

gavrilov@vniiofi.ruУсЕ. А.UsE. A.

Екатерина Александровна Ус

Москва

Ekaterina A. Us

Moscow

eus@vniiofi.ruБормашовВ. С.BormashovV. S.

Виталий Сергеевич Бормашов

Москва

 

Vitalii S. Bormashov

Moscow

bormashov@vniiofi.ruВсероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измеренийРоссияAll-Russian Scientific and Research Institute for Optical and Physical MeasurementsRussian Federation202113062023013237Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/1722

Рассмотрена проблема обеспечения стабильности спутниковой аппаратуры наблюдения Земли, ведущей долговременные температурные измерения в тепловом инфракрасном спектральном диапазоне. Для надёжного полётного контроля характеристик спутниковой инфракрасной аппаратуры необходимо повышать стабильность опорных бортовых излучателей. Функцию таких высокостабильных излучателей должны выполнить разрабатываемые в настоящее время бортовые чёрные тела нового поколения, основанные на явлении фазового перехода плавление↔затвердевание. В рамках этих работ требуется создать орбитальную калибровочную шкалу в динамическом температурном диапазоне систем наблюдения Земли 210–350 K из реперных точек температур фазового перехода ряда потенциально пригодных веществ. На реперных точках орбитальной калибровочной шкалы будет построен соответствующий ряд опорных бортовых чёрных тел. Показано, что для решения поставленной задачи следует провести серию космических экспериментов с выбранными реперными точками и прототипами перспективных бортовых чёрных тел на основе фазового перехода. В качестве важной точки будущей орбитальной калибровочной шкалы предложена новая реперная точка температуры плавления эвтектического сплава In-Bi (~345 K). Проанализированы результаты предварительных лабораторных исследований новой реперной точки. Полученные результаты позволили начать подготовку космических экспериментов для исследования сплава In-Bi с целью его применения в опорных бортовых излучателях нового поколения.

The problem of ensuring stability of Earth observation space-borne instruments undertaking long-term temperature measurements within thermal IR spectral range is described. For in-flight reliable control of the space-borne IR instruments characteristics the stability of onboard reference sources should be improved. The function of these high-stable sources will be executed by novel onboard blackbodies, incorporating the melt↔freeze phase transition phenomenon, currently being developed. As a part of these works the task of realizing an on-orbit calibration scale within the dynamic temperature range of Earth observation systems 210−350 K based on fixed-point phase transition temperatures of a number of potentially suitable substances is advanced. The corresponding series of the onboard reference blackbodies will be set up on the basis of the on-orbit calibration scale fixed points. It is shown that the achievement of the target lies in carrying out a number of in-flight experiments with the selected fixed points and the prospective onboard fixed-point blackbodies prototypes. The new In-Bi eutectic alloy melt temperature fixed point (~345 K) is proposed as the signifi cant fixed points of the future on-orbit calibration scale. The results of the new fixed point preliminary laboratory studies have been analyzed. The results allowed to start preparation of the in-flight experiments investigating the In-Bi alloy for the purpose of its application in the novel onboard reference sources.

космический эксперименторбитальная калибровочная шкалареперная точка температурысплав In-Biбортовое чёрное телофазовый переходэвтектический сплавspace experimenton-orbit calibration scalefi xed-point temperatureIn-Bi alloyonboard blackbodyphase transitioneutecticReferencesThe Response of the Committee on Earth Observation Satellites (CEOS) to the Global Climate Observing System Implementation Plan 2010 (GCOS IP-10), Edited by CEOS, 2012, 55 p.The Response of the Committee on Earth Observation Satellites (CEOS) to the Global Climate Observing System Implementation Plan 2010 (GCOS IP-10), Edited by CEOS, 2012, 55 p.Victor I. Sapritsky, Andrey A. Burdakin, Boris B. Khlevnoy, Svetlana P. Morozova, Sergey A. Ogarev, Alexander S. Panfi lov, Vladimir N. Krutikov, Gail Bingham, Thomas Humpherys, Joseph J. Tansock, Alan V. Thurgood, Victor E. Privalsky, Journal of Applied Remote Sensing, 2009, vol. 3 (1), p. 033506. https://doi.org/10.1117/1.3086288Victor I. Sapritsky, Andrey A. Burdakin, Boris B. Khlevnoy, Svetlana P. Morozova, Sergey A. Ogarev, Alexander S. Panfi lov, Vladimir N. Krutikov, Gail Bingham, Thomas Humpherys, Joseph J. Tansock, Alan V. Thurgood, Victor E. Privalsky, Journal of Applied Remote Sensing, 2009, vol. 3 (1), p. 033506. https://doi.org/10.1117/1.3086288Саприцкий В. И., Бурдакин А. А., Иванов А. И., Крутиков В. Н., Лисянский Б. Е., Лысак А. С., Морозова С. П., Панфилов А. С., Пузанов А. В., Раков В. В., Самойлов М. Л., Ус Е. А., Хлевной Б. Б. Реализация высокостабильных опорных бортовых излучателей в эксперименте «Калибр» на космическом аппарате «Фотон-М» № 4 // Исследование Земли из космоса. 2016. № 4. С. 85–88. https://doi.org/10.7868/S0205961416030064V. I. Sapritskii, A. A. Burdakin, A. I. Ivanov, V. N. Krutikov, B. E. Lisyanskii, A. S. Lysak, S. P. Morozova, A. S. Panfi lov, A. V. Puzanov, V. V. Rakov, M. L. Samoylov, E. A. Us, B. B. Khlevnoy, Issledovanie Zemli iz kosmosa, 2016, no. 4, pp. 85–88(in Russian). https://doi.org/10.7868/S0205961416030064Burdakin A., Khlevnoy B., Krutikov V., Puzanov A., Samoylov M., Sapritsky V., Us E., Ivanov A., Kudashkina M., Proceedings of the 13th International Conference on New Developments and Applications in Optical Radiometry “NEWRAD 2017”, Tokyo, 13– 16 June, 2017, Local Organizing Committee (LOC) of NEWRAD Publ., 2017, pp. 28–29.Burdakin A., Khlevnoy B., Krutikov V., Puzanov A., Samoylov M., Sapritsky V., Us E., Ivanov A., Kudashkina M., Proceedings of the 13th International Conference on New Developments and Applications in Optical Radiometry “NEWRAD 2017”, Tokyo, 13– 16 June, 2017, Local Organizing Committee (LOC) of NEWRAD Publ., 2017, pp. 28–29.Ancsin J., Metrologia, 1990, vol. 27 (1), pp. 89–93. https://doi.org/10.1088/0026-1394/27/2/007Ancsin J., Metrologia, 1990, vol. 27 (1), pp. 89–93. https://doi.org/10.1088/0026-1394/27/2/007Ancsin J., Metrologia, 2006, vol. 43 (1), pp. 60–66. https://doi.org/10.1088/0026-1394/43/1/009Ancsin J., Metrologia, 2006, vol. 43 (1), pp. 60–66. https://doi.org/10.1088/0026-1394/43/1/009Burdakin A., Khlevnoy B., Krutikov V., Panfi lov A., Puzanov A., Samoylov M., Sapritsky V., Us E., Lysak A., Kudashkina M., Proceedings of the 12th International Conference on New Developments and Applications in Optical Radiometry “NEWRAD 2014”, Aalto, 24–27 June, 2014, Aalto University Publ., 2014, pp. 57–58.Burdakin A., Khlevnoy B., Krutikov V., Panfi lov A., Puzanov A., Samoylov M., Sapritsky V., Us E., Lysak A., Kudashkina M., Proceedings of the 12th International Conference on New Developments and Applications in Optical Radiometry “NEWRAD 2014”, Aalto, 24–27 June, 2014, Aalto University Publ., 2014, pp. 57–58.Burdakin A., Khlevnoy B., Samoylov M., Sapritsky V., Ogarev S., Panfi lov A., Bingham G., Privalsky V., Tansock J., Humpherys T., Metrologia, 2008, vol. 45 (1), pp. 75–82 . https://doi.org/10.1088/0026-1394/45/1/011Burdakin A., Khlevnoy B., Samoylov M., Sapritsky V., Ogarev S., Panfi lov A., Bingham G., Privalsky V., Tansock J., Humpherys T., Metrologia, 2008, vol. 45 (1), pp. 75–82. https://doi.org/10.1088/0026-1394/45/1/011Лякишев Н. П. Диаграммы состояния двойных металлических систем. Справочник в 3-х т. М.: Машиностроение, 1996.Lyakishev N. P., Diagrammy sostoyaniya dvoinykh metallicheskikh system, Moscow, Mashinostroenie Publ., 1996 (in Russian).Бочвар А. А. Металловедение. М.: Металлургиздат, 1956. 495 с.Bochvar A. A., Metallovedeni e, Moscow, Metallurgizdat Publ., 1956 (in Russian).Залкин В. М. Природа эвтектических сплавов и эффект контактного плавления. М.: Металлургия, 1987. 152 с.Zalkin V. M., Priroda evtekticheskikh splavov i eff ekt kontaktnogo plavleniya, Moscow, Metallurgiya Publ., 1987 (in Russian).Avduevsky V., Grishin S., Savitchev V., Acta Austronautica, 1980, vol. 7, pp. 867–876. https://doi.org/10.1016/0094-5765(80)90076-4Avduevsky V., Grishin S., Savitchev V., Acta Austronautica, 1980, vol. 7, pp. 867–876. https://doi.org/10.1016/0094-5765(80)90076-4Ivanova A., Gerasimov S., Elgourdou M., Renaot E., Proceedings of the 9th International Symposium on Temperature and Thermal Measurements in Industry and Science “Tempmeko 2004”, Cavtat-Dubrovnik, 21–25 June, 2004, University of Zagreb Publ., 2005, vol.1, pp. 267–270.Ivanova A., Gerasimov S., Elgourdou M., Renaot E., Proceedings of the 9th International Symposium on Temperature and Thermal Measurements in Industry and Science “Tempmeko 2004”, Cavtat-Dubrovnik, 21–25 June, 2004, University of Zagreb Publ., 2005, vol.1, pp. 267–270.Gero P. Jonathan, Dykema John A., and Anderson James G., Journal of Atmospheric and Oceanic Technologies, 2008, vol. 25, pp. 2046–2054. https://doi.org/10.1175/2008JTECHA1100.1Gero P. Jonathan, Dykema John A., and Anderson James G., Journal of Atmospheric and Oceanic Technologies, 2008, vol. 25, pp. 2046–2054. https://doi.org/10.1175/2008JTECHA1100.1

The authors declare that there are no conflicts of interest present.