آزمایش خلاء حرارتی به تلسکوپ های تحقیقاتی ماهواره های کوچک کمک می کند تا به ستاره ها نگاه کنند

استارت آپ فناوری آمریکا علوم خلاء رایدبرگ (RVS) همچنان به ترسیم یک مسیر رو به جلو به عنوان ارائه‌دهنده تجهیزات «رفتن به» در اکوسیستم آزمایش و اندازه‌گیری نوظهور که از توسعه و اعتبارسنجی مأموریت‌های فضایی ماهواره‌ای کوچک پشتیبانی می‌کند - ابزارهایی با جرم بین 1 تا 500 کیلوگرم ادامه می‌دهد. . به‌طور دقیق‌تر، RVS در حال ایجاد یک جایگاه تخصصی در ارائه محصولات پخت و پز خلاء حرارتی مقرون‌به‌صرفه و دوچرخه‌سواری خلاء حرارتی است - فناوری‌های هسته‌ای فعال در گردش کار صلاحیت قبل از پرواز برای ماهواره‌های کوچک و اجزای سازنده، زیرسیستم‌ها و آنها. ابزار دقیق

زمینه بازار در حال تحول در اینجا آموزنده است، زمینه ای که در آن توسعه دهندگان ماهواره های کوچک فرصت های تجاری و علمی را در برنامه های متنوعی مانند مشاهدات نجومی، سنجش از دور، حفاظت از محیط زیست و ردیابی دارایی و تدارکات باز می کنند. در قلب همه اینها، نوآوری در ماهواره های کوچک با سرعت پیش می رود، با تولیدکنندگان مستقر و تازه وارد، و همچنین گروه های تحقیقاتی دانشگاهی، کارکردهای بیشتر و بیشتری را در محموله های رو به کاهش فشرده می کنند و در عین حال موانع ورود به سیستم را کاهش می دهند. صنعت فضایی

آزمایش برای آمادگی ماموریت

همه اینها به فشار نزولی بی امان بر سرمایه و هزینه های عملیاتی توسعه دهندگان ماهواره و تیم های مهندسی آنها تبدیل می شود - به ویژه در مورد برنامه های آزمایشی دقیق مورد نیاز برای واجد شرایط بودن سیستم های ماهواره ای برای پرتاب و در نهایت عملیات طولانی مدت در مدار. یک مطالعه موردی در این رابطه است مرکز اپتیک تطبیقی ​​نجومی (CAAO) در رصدخانه ستاد، بازوی تحقیقاتی گروه نجوم در دانشگاه آریزونا (توسان، AZ). تیم CAAO همچنین جدیدترین افزوده شده به شبکه رو به رشد مشتریان RVS است و به همین دلیل، اتاق آزمایش خلاء حرارتی فروشنده (TVAC) را از طریق راه اندازی و پذیرش در چند ماه گذشته قرار داده است.

ایوان داگلاس، استادیار و دستیار ستاره شناس توضیح می دهد: "ما در حال ساختن نمونه اولیه ابزارهای تحقیقاتی - از جمله سیستم های اپتیک تطبیقی، آشکارسازهای پیشرفته IR و UV، و انجمادهای با کارایی بالا - هستیم که در تلسکوپ های ماهواره ای کوچک مبتنی بر فضای آینده گنجانده می شوند." در رصدخانه استوارد داگلاس، به نوبه خود، یک تلاش تحقیقاتی گسترده را بر عهده دارد که شامل ابزار دقیق فضایی، سنجش و کنترل جبهه موج، و تصویربرداری با کنتراست بالا از سیارات فراخورشیدی و دیسک های زباله است. او می افزاید: «قابلیت های آزمایش اتاق TVAC ما را قادر می سازد تا آمادگی فنی و مأموریتی ابزارهای علمی و محموله های ماهواره ای خود را ارتقا دهیم. به این ترتیب، ما امیدواریم که پاسخ‌های دانشگاه آریزونا به پیشنهادات مالی ناسا را ​​قانع‌کننده‌تر کنیم.»

جزئیات عملیاتی

برای هر برنامه آزمایشی پیش از پرتاب، توسعه دهندگان ابزار دقیق مانند داگلاس و همکارانش در CAAO معمولاً مدلی از دمای افراطی ایجاد می کنند که یک ماموریت ماهواره کوچک احتمالاً یک بار در مدار تجربه می کند. به دنبال آن یک برنامه جامع از آزمایش خلاء حرارتی مبتنی بر آزمایشگاه - برای تکرار و اعتبارسنجی مدل‌سازی و اطمینان از اینکه هر واحد گرمایش/سرمایش موضعی تأثیر مطلوبی بر ابزارهای تحقیقاتی خط مقدم و سخت‌افزار مرتبط با آنها دارد، ضروری است.

در این سناریو، محفظه RVS TVAC به توسعه دهندگان اجازه می دهد تا عملکرد فناوری را در امتداد چند مختصات ارزیابی کنند. به عنوان مثال، یک آزمایش چرخه خلاء حرارتی، سخت افزار و ابزار دقیق کشتی را مشاهده می کند و در معرض یک برنامه «گام و تکرار» دمای بسیار گرم و سرد در محیطی با خلاء بالا قرار می گیرد، در حالی که تست تعادل حرارتی انجام می شود. هدف آن نشان دادن اثربخشی سیستم های کنترل حرارتی کشتی برای حفظ دمای سیستم های کلیدی در محدوده های از پیش تعریف شده است. همچنین یک نیاز پخت خلاء وجود دارد که در آن سخت‌افزار ماهواره تا دمای بالا تحت خلاء بالا گرم می‌شود تا میزان گازهای خروجی مواد (که محصولات آن می‌تواند بر عملکرد سیستم‌های تصویربرداری داخل هواپیما، رادیاتورهای حرارتی، سلول‌های خورشیدی تأثیر منفی بگذارد) را کمی کند. و مانند آن).

در اینجا یک فرصت دیگر نهفته است. حتی در حالی که تیم CAAO محدودیت‌های عملکرد ابزارهای مبتنی بر فضای خود را افزایش می‌دهد، تعهد موازی به کاهش هزینه‌ها بخشی از ترکیب تحقیق و توسعه باقی می‌ماند - به ویژه در استقرار سخت‌افزار تجاری خارج از قفسه (COTS) و نرم افزار (به جای توسعه راه حل های فناوری سفارشی). داگلاس می‌گوید: «یک مورد استفاده کلیدی برای محفظه TVAC شامل گرفتن محصولات COTS - مثلاً یک آشکارساز نوری یا یک رایانه داخلی - و اطمینان از اینکه آنها هنوز در محیطی مانند فضا کار می‌کنند، است. فناوری‌های COTS واجد شرایط فضایی برای کاهش هزینه‌های کلی مأموریت‌های نجومی ماهواره‌ای کوچک اساسی هستند.

ارائه در مقابل الزامات

به همان اندازه مهم است که RVS بر روی سیستم های خلاء حرارتی خارج از قفسه خود می گذارد. به عبارت دیگر، این بدان معناست که آزمایش حرارتی در یک نقطه قیمتی دلپذیر و در عین حال اطمینان از اینکه سهولت استفاده از اهمیت بالایی برخوردار است. مانی مونتویا، مدیر فنی CAAO، که سرپرست تیم متنوعی از مهندسان، تکنسین‌ها و ماشین‌دانان است که از تحقیقات داگلاس و سایر ستاره‌شناسان حمایت می‌کنند، خاطرنشان می‌کند: «در پاسخ به فراخوان ما برای پیشنهادات، RVS در قیمت رقابتی بود و در مقابل عملکرد دلخواه ارائه شد. رصدخانه استوارد

عملکرد مورد بحث یک محفظه آزمایش خلاء همه منظوره را پوشش می دهد که هر ماموریت ماهواره ای کوچک در پردیس توسان می تواند از آن برای بررسی اثرات افراط دما در خلاء بالا استفاده کند. علاوه بر این، اتاق TVAC همچنین به اخترشناسان رصدخانه Steward این امکان را می دهد که به رژیم های خلاء حداقل 10 دسترسی داشته باشند.^-8 Torr - یک نیاز ضروری هنگام واجد شرایط بودن ابزار دقیق برای مأموریت های علمی مانند اسپپرا. این پروژه ناسا، به رهبری کارلوس وارگاس، ستاره شناس رصدخانه استوارد، در حال توسعه یک ماهواره کوچک اخترفیزیکی با اشعه ماوراء بنفش است که گاز تاج فاز گرم-گرم را در اطراف هاله های کهکشانی در نزدیکی نقشه برداری می کند (و به نوبه خود، شکل گیری و تکامل کهکشان ها را روشن می کند). .

یکی دیگر از مواردی که CAAO باید داشته باشد، جداسازی ارتعاش است، به طوری که داگلاس و تیمش می توانند سیستم های اپتیک تطبیقی ​​دقیق را در اتاق آزمایش TVAC ارزیابی کنند. در این راستا، RVS یک راه حل جدید شامل یک میز نوری که توسط پایه های پنوماتیک در خارج از محفظه خلاء آویزان شده است - یک پیکربندی که اپتیک مورد آزمایش را با کاهش هر گونه ارتعاشات وارد شده از کف ساختمان (برای مثال از ترافیک جاده های عبوری، یا از) جدا می کند. باز و بسته شدن درها).

مونتویا نتیجه گیری می کند: «در پاسخ به درخواست پیشنهادات، RVS کار بزرگی در درک الزامات فنی CAAO و تطبیق سیستم TVAC بر این اساس انجام داد - گواهی بر دانش فنی گسترده شرکت در زمینه آزمایش خلاء حرارتی برای کاربردهای تحقیقاتی و صنعتی».