Az Arizonai Egyetem Steward Obszervatóriumának csillagászai a Rydberg Vacuum Sciences tesztkészletét használják, hogy felgyorsítsák a kisműholdas kutatóteleszkópok új generációjának fejlesztését és minősítését.
Amerikai technológiai startup Rydberg Vákuumtudományok (RVS) továbbra is előrehaladó pályát vázol fel, mint „go-to” berendezésszolgáltató a feltörekvő tesztelési és mérési ökoszisztémában, amely támogatja a kisműholdas űrmissziók – nagyjából 1-500 kg tömegű eszközök – fejlesztését és validálását. . Pontosabban, az RVS speciális rést alakít ki a megfizethető, késztermékes vákuum-sütési és termikus vákuum-ciklusos termékek kínálatában – alapvető technológiai alaptechnológiák a repülés előtti minősítési munkafolyamatban kisméretű műholdak és azokat alkotó komponensek, alrendszerek és alrendszerek számára. hangszerelés.
Tanulságos a fejlődő piaci kontextus, amelyben a kisműholdas fejlesztők kereskedelmi és tudományos lehetőségeket nyitnak meg olyan változatos alkalmazásokban, mint a csillagászati megfigyelés, távérzékelés, környezetvédelem, vagyonkövetés és logisztika. Mindennek a középpontjában a kisműholdas innováció ütemesen halad, a bejáratott és újonnan belépő gyártók, valamint az akadémiai kutatócsoportok egyre több funkcionalitást szorítanak az egyre csökkenő hasznos terhelésbe, miközben tovább csökkentik a piacra lépés előtti akadályokat. űripar.
A küldetésre való felkészültség tesztelése
Mindez a műholdfejlesztők és mérnöki csapataik tőkéjére és működési kiadásaira nehezedő könyörtelen lefelé irányuló nyomást jelenti – nem utolsósorban, ha a műholdrendszerek felbocsátásához és végső soron a pályán való hosszú távú működéshez szükséges szigorú tesztprogramokról van szó. Egy esettanulmány ezzel kapcsolatban a Csillagászati Adaptív Optikai Központ (CAAO) a Steward megfigyelőközpont, a csillagászati tanszék kutatócsoportja a University of Arizona (Tucson, AZ). A CAAO csapata egyben az RVS-ügyfelek növekvő hálózatának legújabb tagja, és mint ilyen, az elmúlt néhány hónapban üzembe helyezte és átvette az eladó termikus vákuum (TVAC) tesztkamráját.
„Prototípus-kutatóműszereket építünk – beleértve az adaptív optikai rendszereket, a fejlett IR- és UV-detektorokat, valamint a nagy teljesítményű kriosztátokat –, amelyeket beépítenek majd a jövőbeni űralapú kisműholdas teleszkópokba” – magyarázza Ewan Douglas, adjunktus és csillagász-asszisztens. a Steward Obszervatóriumban. Douglas a maga részéről egy széles körű kutatási tevékenység élén áll az űrműszerekkel, a hullámfront-érzékeléssel és -vezérléssel, valamint a Naprendszeren kívüli bolygók és törmelékkorongok nagy kontrasztú képalkotásával. „A TVAC kamra tesztelési képességei lehetővé teszik számunkra, hogy előmozdítsuk tudományos műszereink és műhold rakományaink műszaki és küldetésre való felkészültségét” – teszi hozzá. "Ilyen módon reméljük, hogy az Arizonai Egyetem válaszai a NASA finanszírozási javaslataira sokkal meggyőzőbbek lesznek."
A működési részletek
Bármely indítás előtti tesztprogramhoz a műszerfejlesztők, mint például Douglas és CAAO-s kollégái, általában modellt készítenek azokról a szélsőséges hőmérsékleti viszonyokról, amelyeket egy kisműholdas küldetés valószínűleg megtapasztalhat a pályán. Ezt követi egy kimerítő laboratóriumi alapú termikus vákuumtesztelési program – elengedhetetlen a modellezés iterációjához és validálásához, valamint annak biztosításához, hogy a helyi fűtő-/hűtőegységek a kívánt hatást fejtsék ki az élvonalbeli kutatóeszközökre és a hozzájuk tartozó hardverekre.
Ebben a forgatókönyvben az RVS TVAC kamra lehetővé teszi a fejlesztők számára, hogy több koordináta mentén értékeljék a technológiai teljesítményt. A termikus vákuum-ciklusos teszt például azt fogja látni, hogy a vízi jármű hardvere és műszerei áthaladnak a tempóján, és egy „lépés és ismétlés” programnak vetik alá extrém meleg és hideg hőmérsékleteket nagy vákuumú környezetben, míg a hőegyensúly tesztet. célja, hogy bemutassa a vízi jármű hőszabályozó rendszereinek hatékonyságát a kulcsfontosságú rendszerek hőmérsékletének előre meghatározott határokon belüli fenntartásában. Van egy vákuum-kiütési követelmény is, amely szerint a műhold hardvert magas hőmérsékletre melegítik nagy vákuum alatt, hogy számszerűsítsék az anyagkibocsátás mértékét (amely termékei hátrányosan befolyásolhatják a fedélzeti képalkotó rendszerek, hősugárzók, napelemek működését és a hasonlók).
Itt egy újabb lehetőség rejlik. Ugyanis bár a CAAO csapata feszegeti űralapú műszereinek teljesítményi korlátait, a költségcsökkentés melletti párhuzamos elkötelezettség továbbra is a K+F mix része marad – nem utolsósorban a kereskedelmi forgalomban kapható (COTS) hardverek telepítésében. és szoftverek (nem pedig egyedi technológiai megoldások fejlesztése). „A TVAC kamra egyik kulcsfontosságú felhasználási esete a COTS termékek – mondjuk egy optikai detektor vagy egy fedélzeti számítógép – elvétele, és annak biztosítása, hogy továbbra is térszerű környezetben működjenek” – mondja Douglas. „Az űrminősítésű COTS-technológiák alapvetőek a kisműholdas csillagászati küldetések összköltségének csökkentésében.”
Teljesítés versus követelmények
Ugyanilyen fontos az a hangsúly, hogy az RVS saját, már kapható termikus vákuumrendszereire helyezi a hangsúlyt. Más szóval, ez azt jelenti, hogy a hőtesztet kellemes áron végezzük, miközben gondoskodik arról is, hogy a könnyű használhatóság a legfontosabb. „Ajánlati felhívásunkra válaszolva az RVS versenyképes volt az ár tekintetében, és a kívánt funkcionalitáshoz képest versenyképes volt” – jegyzi meg Manny Montoya, a CAAO műszaki menedzsere, aki a Douglas és más csillagászok kutatását támogató, mérnökökből, technikusokból és gépészekből álló változatos csapat élén áll. Steward Obszervatórium.
A szóban forgó funkció egy általános célú vákuum-tesztkamrát takar, amelyet a tucsoni campuson bármely kisműholdas misszió használhat a szélsőséges hőmérsékleti hatások nagy vákuumban történő vizsgálatára. Sőt, a TVAC kamra a Steward Obszervatórium csillagászai számára lehetővé teszi, hogy akár 10-es vákuumrendszerekhez is hozzáférjenek.-8 Torr – alapvető követelmény a tudományos küldetésekre szánt csúcskategóriás műszerek minősítésekor, mint pl Aspera. Ez a NASA-projekt, amelyet a Steward Observatory csillagász, Carlos Vargas vezet, egy extrém UV asztrofizikai kisműholdat fejleszt, amely feltérképezi a meleg-forró fázisú koronális gázt a közeli galaxisglória körül (és viszont megvilágítja a galaxisok kialakulását és evolúcióját) .
Termikus vákuum tesztrendszerek: felkészülés kis műholdak repülés előtti minősítésére
A CAAO másik kötelező eleme a rezgésszigetelés, hogy Douglas és csapata értékelhesse a precíziós adaptív optikai rendszereket a TVAC tesztkamrán belül. Ebben a tekintetben az RVS egy újszerű megoldást javasolt, amely a vákuumkamrán kívül pneumatikus lábakkal felfüggesztett optikai asztalt tartalmaz – egy olyan konfigurációt, amely elszigeteli a vizsgált optikát azáltal, hogy csillapítja az épület padlóján keresztül érkező rezgéseket (például az elhaladó közúti forgalomból vagy a ajtók nyitása és zárása).
„Az ajánlatkérésre válaszolva” – fejezi be Montoya – „az RVS nagyszerű munkát végzett a CAAO műszaki követelményeinek megértésében és a TVAC rendszer megfelelő adaptálásában – ez bizonyítja a vállalat kiterjedt műszaki szaktudását a kutatási és ipari alkalmazások termikus vákuumos tesztelésével kapcsolatban.”
