Σε σύγκριση με την προώθηση προϊόντων από τη Γη στην αγορά, η εκτόξευση προϊόντων στο διάστημα είναι πολύ πιο περίπλοκη.να λειτουργούν αξιόπιστα και χωρίς συντήρηση εντός της αναμενόμενης διάρκειας ζωής τους, και να υποστηρίξουν τα όρια βάρους και μεγέθους των εκτοξεύσεων.
Σε αυτό το περιβάλλον, οι σχεδιαστές προϊόντων στρέφονται σε εξαρτήματα αεροδιαστημικού εξοπλισμού (QPS) που έχουν ήδη σχεδιαστεί, δοκιμαστεί και αναθεωρηθεί για επιτυχή χρήση σε εφαρμογές στο διάστημα.Το QPS έχει φτάσει στο μέγιστο επίπεδο τεχνολογικής ωριμότητας (TRL) που έχει καθοριστεί από την Εθνική Διοίκηση Αεροναυτικής και Διαστήματος (NASA) των Ηνωμένων Πολιτειών.
Τα TRL χωρίζονται σε επίπεδα 1 έως 9, που αντικατοπτρίζουν τη διαδικασία του προϊόντος από την ιδέα έως την ώριμη απόδοση (σχήμα 1).Από τις βασικές έννοιες στην επικύρωση της έννοιαςΤο TRL 4 έως το TRL 6 καλύπτουν τις προκαταρκτικές δοκιμές και την προσομοίωση.
Εικόνα διαδικασίας TRL της NASA
Σχήμα 1: Το TRL της NASA αντιπροσωπεύει τη διαδικασία των αεροδιαστημικών προϊόντων από την αρχική ιδέα μέχρι την ωριμότητα της απόδοσης.Μόνο τα μέρη με TRL 9 μπορούν να θεωρηθούν μέρη QPS αφού κατασκευαστούν και δοκιμαστούν σύμφωνα με αναγνωρισμένα πρότυπα.. (Πηγή εικόνας: Cinch Connectivity Solutions)
Τα προϊόντα με TRL που φτάνουν το επίπεδο 9 έχουν επιτύχει επιτυχίες σε πρακτικές εφαρμογές στο διάστημα.τα εξαρτήματα πρέπει επίσης να περάσουν ειδικές διαδικασίες δοκιμών για να θεωρηθούν QPSΤα πρότυπα ελέγχου αυτών των απαιτήσεων ποικίλλουν ανάλογα με τον τύπο του εξαρτήματος.ενώ οι ηλεκτρονικοί συνδετήρες QPS διέπονται από το πρότυπο EEE-INST-002 της NASA.
Η κατανόηση των ειδικών προκλήσεων που αντιμετωπίζουν οι εφαρμογές στο διάστημα μπορεί να βοηθήσει τους σχεδιαστές να επιλέξουν υφιστάμενα QPS με επιδόσεις που ανταποκρίνονται στις απαιτήσεις τους,συντομεύσει το χρόνο από την ιδέα έως την ανάπτυξη, και να φέρουν τα προϊόντα στην αγορά εγκαίρως και εντός του προϋπολογισμού.
Αντιμετώπιση της απογοήτευσης
Η ικανότητα λειτουργίας στο κενό και σε ακραίες θερμοκρασίες είναι ένα από τα μεγαλύτερα εμπόδια που πρέπει να ξεπεράσουν τα διαστημικά εξαρτήματα.Το κενό στη μέση τροχιά της Γης (MEO) σε απόσταση 1234 έως 22234 μίλια από τη Γη, όπου οι δορυφόροι του συστήματος παγκόσμιου εντοπισμού θέσης (GPS) λειτουργούν σε αυτό το υψόμετρο, έχει μέσο βαθμό κενού 1 mTorr έως 1 μTorr.τα συστατικά σε αυτές και άλλες εφαρμογές έχουν θερμοκρασίες τόσο χαμηλές όσο -270 ° C στη σκιά και τόσο υψηλές όσο + 121 ° C στο άμεσο ηλιακό φως.
Τα μη μεταλλικά μέρη μπορεί να υποστούν "αποκαύση" όταν εκτίθενται σε περιβάλλον κενού και υψηλών θερμοκρασιών.Αυτό το φαινόμενο αναφέρεται στη μετανάστευση των αερίων που παραμένουν μέσα στο υλικό κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κατασκευής προς την επιφάνεια.Η μετανάστευση αυτή μπορεί να οδηγήσει σε ρωγμές στο εσωτερικό του υλικού, αποδυναμώνοντας έτσι την αντοχή του.προκαλώντας βλάβη στα οπτικά εξαρτήματα, όπως θολούμενη εικόνα και μπλοκάρισμα αισθητήρων.
Η σοβαρότητα της αποαεριοποίησης μετράται με τη συνολική απώλεια μάζας (TML) του στοιχείου υπό κενό και θερμικές συνθήκες, εκφρασμένη ως ποσοστό της αρχικής μάζας.Οι κατασκευαστές μετρούν επίσης το ποσοστό του πτητικού συμπυκνωτέου υλικού (CVCM) που μπορεί να συλλεχθείΟι δύο δοκιμές διεξήχθησαν σύμφωνα με το πρωτόκολλο ASTM E595,η οποία απαιτεί τα δείγματα να διατηρούνται σε θερμοκρασία +125 °C και κάτω από 5 x10-5 Torr για 24 ώρες.
Τα περισσότερα ηλεκτρονικά εξαρτήματα πρέπει να υποβληθούν σε δοκιμές αποβλήτων για να χαρακτηριστούν ως εξαρτήματα QPS λόγω της χρήσης μη μεταλλικών μονωτικών και προστατευτικών υλικών.Η πρίζα και η πρίζα του μικρο-D με διαστημική προστασία (Σχήμα 2) βρίσκονται σε αυτή την κατάστασηΗ μη μεταλλική, θερμοστεγαστική μόνωση γύρω από τις καρφίτσες,το στρώμα μόνωσης καλωδίων από αιθυλένιο τετραφθορεθυλένιο (ETFE) στις συνδέσεις Dura Con έχει απώλεια μικρότερη του 1% του συνολικού βάρους τους και CVCM μικρότερη από 0.01% κατά τη διάρκεια των δοκιμών.
Εικόνα συνδέσμου TE Connectivity Dura Con
Σχήμα 2: Ο συνδετήρας Dura Con χρησιμοποιεί μονωτικό υλικό χαμηλής αποξείδωσης, το οποίο υπερβαίνει τις απαιτήσεις του προτύπου EEE-INST-002 της NASA για ηλεκτρονικούς συνδετήρες εφαρμογής LEO. (Πηγή εικόνας:Λύσεις συνδεσιμότητας Cinch
Αυτοί οι νικελωμένοι συνδετήρες συμμορφώνονται με το πρότυπο MIL-DTL-83513 και είναι κατάλληλοι για μικροορθογώνιους ηλεκτρικούς συνδετήρες.775 "προς 2.160" και ύψος 0,298 "σε 0,384".
Σύμφωνα με τα κριτήρια επιλογής ηλεκτρονικών συνδέσμων EEE-INST-002 της NASA,Ο σχεδιασμός και το χαμηλό επίπεδο αποέλιωσης αυτών των συνδέσεων τα καθιστούν κατάλληλα για χαμηλή τροχιά της Γης (LEO) σε υψόμετρα έως 1200 μίλια.Το διαστημικό τηλεσκόπιο Χάμπλ, ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός, και ένας αστερισμός μικροδορυφόρων που καθιστούν δυνατές τις παγκόσμιες τηλεπικοινωνίες λειτουργούν σε τροχιά σε αυτή την περιοχή.
Το πρότυπο EEE-INST-002 καθορίζει επίσης τρία επίπεδα κριτικότητας για τις ηλεκτρονικές συνδέσεις.Οι συνδετήρες επιπέδου 3 είναι τα πρότυπα επίπεδα αξιοπιστίαςΟι συνδέσεις Dura Con ταξινομούνται ως επίπεδο 2.
Μείωση των παρεμβολών ακτινοβολίας
Εκτός από τους κινδύνους του κενού και των ακραίων θερμοκρασιών, τα κατασκευαστικά στοιχεία στο διάστημα πρέπει επίσης να είναι σε θέση να αντέχουν υψηλότερα επίπεδα ακτινοβολίας.τα συστατικά αυτά θα εκτίθενται σε πλήρες φάσμα υπεριώδους ακτινοβολίας (UV)Πέρα από τη χαμηλή τροχιά της Γης, οι ακτίνες γάμμα και άλλες ιονίζουσες ακτινοβολίες αποτελούν επίσης ανησυχία. Radiation can shorten the lifespan of non-metallic components and typically reduce the quality of electromagnetic signals through radio frequency interference (RFI) and electromagnetic interference (EMI).
Ηλεκτρικοί συνδετήρες όπως ο ηλεκτρικός συνδετήρας Tromper QPS της Cinch Connectivity Solutions, που μπορεί να λύσει αυτό το πρόβλημα,έχουν ισχυρές λειτουργίες προστασίας από ραδιοσυχνότητες και ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές, και μπορεί να πληροί τις απαιτήσεις της προδιαγραφής λεωφορείου δεδομένων MIL-STD-1553B.
Τα διαλεκτικά υλικά χαμηλής αποαέριασης πολυτετραφθοροαιθυλενίου (PTFE) μπορούν να επιτύχουν TML μικρότερο από 1 μm..0% και CVCM μικρότερο από 0,10%.
Η σειρά διαστημικού επιπέδου Tromper περιλαμβάνει δύο τύπους μικρών συνδέσμων για σύνδεση.ενώ ο συνδετήρας TRT υιοθετεί συρματική σύνδεση (εικόνα 4)Κάθε τύπος προσφέρει πολλαπλά σχέδια που επιτρέπουν τη σύνδεση μέσω πλακών, τερματισμών καλωδίων ή πλακών εκτυπωμένων κυκλωμάτων (PCB).