בדיקת ואקום תרמי עוזרת לטלסקופי מחקר של לוויינים קטנים להביט אל הכוכבים

סטארט-אפ טכנולוגי בארה"ב מדעי הוואקום של רידברג (RVS) ממשיכה לשרטט מסלול קדימה כספק ציוד "לך אל" במערכת האקולוגית המתפתחת של בדיקה ומדידה התומכת בפיתוח ואימות של משימות חלל לווייניות קטנות - מכשירים רחבים עם מסה הנעה בין 1 ל-500 ק"ג . ליתר דיוק, RVS מייצרת נישה מתמחה באספקת מוצרי אפייה תרמית ואקום תרמי ורכיבה על אופניים תרמית במחירים סבירים במחירים סבירים - טכנולוגיות ליבה המאפשרות בזרימת העבודה של ההסמכה המוקדמת לטיסות עבור לוויינים קטנים ומרכיביהם, תתי המערכות ו מִכשׁוּר.

ההקשר המתפתח של השוק כאן הוא מאלף, כזה שבו מפתחי לווין קטנים פותחים הזדמנויות מסחריות ומדעיות ביישומים מגוונים כמו תצפית אסטרונומית, חישה מרחוק, הגנת הסביבה ומעקב אחר נכסים ולוגיסטיקה. בלב הכל, חדשנות לוויינים קטנים מתקדמת בקצב, עם יצרנים מבוססים וחדשים, כמו גם קבוצות מחקר אקדמיות, שדוחסים עוד ועוד פונקציונליות לתוך עומסים הולכים ופוחתים תוך הורדת חסמי הכניסה לשוק. תעשיית החלל.

בדיקת מוכנות למשימה

כל זה מתורגם ללחץ בלתי פוסק כלפי מטה על ההון והתפעול של מפתחי לוויינים וצוותי ההנדסה שלהם - לא מעט בכל הנוגע לתוכניות הבדיקה המדויקות הדרושות כדי להכשיר מערכות לווייניות לשיגור ובסופו של דבר, פעולה ארוכת טווח במסלול. מקרה בוחן בהקשר זה הוא המרכז לאסטרונומי אופטיקה מסתגלת (CAAO) ב- מצפה הכוכבים, זרוע המחקר של המחלקה לאסטרונומיה ב- אוניברסיטת אריזונה (טוסון, אריזונה). צוות ה-CAAO הוא גם התוספת האחרונה לרשת ההולכת וגדלה של לקוחות RVS, וככזה, העביר את תא הבדיקה של הוואקום התרמי (TVAC) של הספק במהלך הזמנה וקבלה במהלך החודשיים האחרונים.

"אנחנו בונים אבי-טיפוס מכשירי מחקר - כולל מערכות אופטיקה אדפטיבית, גלאי IR ו-UV מתקדמים, וקרוסטטים בעלי ביצועים גבוהים - שישולבו בעתיד בטלסקופים לוויינים קטנים מבוססי חלל", מסביר יואן דאגלס, פרופסור ועוזר אסטרונום במצפה הכוכבים. דאגלס, מצדו, עומד בראש מאמץ מחקר רחב היקף הכולל מכשור חלל, חישה ובקרה של חזית גל, והדמיה בעלת ניגודיות גבוהה של כוכבי לכת חוץ-שמשיים ודיסקות פסולת. "יכולות הבדיקה של תא ה-TVAC יאפשרו לנו לקדם את המוכנות הטכנית והשליחות של המכשירים המדעיים ומטעני הלוויין שלנו", הוא מוסיף. "בדרך זו, אנו מקווים להפוך את התגובות של אוניברסיטת אריזונה להצעות המימון של נאס"א למשכנעות הרבה יותר."

הפרט התפעולי

עבור כל תוכנית ניסוי טרום-השקה, מפתחי מכשור כמו דאגלס ועמיתיו ל-CAAO ייצרו בדרך כלל מודל של הטמפרטורה הקיצונית שמשימה לוויינית קטנה צפויה לחוות פעם אחת במסלול. לאחר מכן, תוכנית ממצה של בדיקות ואקום תרמיות מבוססות מעבדה - חיונית לאיטרציה ואימות של המודלים וכדי להבטיח שלכל יחידות חימום/קירור מקומיות יש את ההשפעה הרצויה על מכשירי המחקר הקדמיים והחומרה הקשורה אליהם.

בתרחיש זה, תא RVS TVAC מאפשר למפתחים להעריך ביצועים טכנולוגיים לאורך קואורדינטות מרובות. מבחן רכיבה על אופניים בוואקום תרמי, למשל, יראה את החומרה והמכשור של כלי השיט עוברים את צעדיה ונתונים לתוכנית "שלבים וחוזרים" של טמפרטורות חמות וקרות קיצוניות בסביבה של ואקום גבוה, תוך בדיקת איזון תרמי. מטרתה להדגים את היעילות של מערכות הבקרה התרמיות של כלי השיט לשמירה על הטמפרטורה של מערכות מפתח בגבולות מוגדרים מראש. ישנה גם דרישת אפייה בוואקום, שבה חומרת הלוויין מחוממת לטמפרטורה גבוהה תחת ואקום גבוה כדי לכמת רמות של יציאת גז חומר (שהמוצרים שלה יכולים להשפיע לרעה על תפקודן של מערכות הדמיה מובנות, רדיאטורים תרמיים, תאים סולאריים וכדומה).

כאן טמונה הזדמנות נוספת. שכן גם בזמן שצוות CAAO דוחף את גבולות הביצועים של המכשור מבוסס החלל שלו, מחויבות מקבילה להפחתת עלויות נותרה חלק מאוד מתמהיל המו"פ - לא מעט בפריסה של חומרה מסחרית מחוץ למדף (COTS) ותוכנה (ולא פיתוח פתרונות טכנולוגיים מותאמים אישית). "מקרה שימוש מרכזי עבור תא ה-TVAC כרוך בנטילת מוצרי COTS - נגיד גלאי אופטי או מחשב על הסיפון - ולוודא שהם עדיין עובדים בסביבה דמוית חלל", אומר דאגלס. "טכנולוגיות COTS מוסמכות לחלל הן בסיסיות להורדת העלות הכוללת של משימות אסטרונומיה של לוויינים קטנים."

מתן מול דרישות

חשוב לא פחות הוא הדגש ש-RVS שמה על מערכות ואקום תרמיות מהמדף שלה. במילים אחרות, זה אומר בדיקה תרמית במחיר טעים תוך הבטחת קלות השימוש היא מעל הכל. "בהיענות לקריאה שלנו להצעות, RVS היה תחרותי במחיר וסיפק מול פונקציונליות רצויה", מציין מני מונטויה, מנהל טכני של CAAO, העומד בראש צוות מגוון של מהנדסים, טכנאים ומכינים התומכים במחקר של דאגלס ואסטרונומים אחרים ב- מצפה הכוכבים.

הפונקציונליות המדוברת מכסה תא בדיקת ואקום למטרות כלליות שכל משימה לוויינית קטנה בקמפוס טוסון יכולה להשתמש בה כדי לחקור את ההשפעות של קיצוניות בטמפרטורה בוואקום גבוה. יתרה מכך, תא ה-TVAC גם נותן לאסטרונומים של מצפה הכוכבים סטיוארד את היכולת לגשת למשטרי ואקום עד 10^-8 Torr - דרישה חיונית בעת הסמכה של מכשור מתקדם המיועד למשימות מדעיות כמו אספרה. פרויקט זה של נאס"א, בראשותו של אסטרונום מצפה הכוכבים סטיוארד, קרלוס ורגאס, מפתח לוויין קטן של אסטרופיזיקה UV קיצוני שימפה את הגז העטרה החם-חם סביב הילות הגלקסיות הסמוכות (ובתמורה, ישפוך אור על היווצרות הגלקסיות והאבולוציה) .

עוד חובה של CAAO הוא בידוד רעידות, כך שדאגלס וצוותו יוכלו להעריך מערכות אופטיקה אדפטיבית מדויקות בתוך תא הבדיקה של TVAC. מהבחינה הזו, RVS הציעה פתרון חדש הכולל שולחן אופטי תלוי ברגליים פנאומטיות מחוץ לתא הוואקום - תצורה המבודדת את האופטיקה הנבדקת על ידי שיכוך כל רעידות המגיעות דרך רצפת הבניין (מתנועת כבישים חולפת, למשל, או מ דלתות נפתחות ונסגרות).

"בתגובה לבקשת ההצעות", מסכם מונטויה, "RVS עשתה עבודה מצוינת בהבנת הדרישות הטכניות של CAAO והתאמת מערכת ה-TVAC בהתאם - עדות לידע התחום הטכני הנרחב של החברה על בדיקות ואקום תרמי עבור יישומי מחקר ויישומי תעשייה".