Астрономы из обсерватории Стюарда Университета Аризоны используют тестовый комплект от Rydberg Vacuum Sciences, чтобы ускорить разработку и квалификацию нового поколения малых спутниковых исследовательских телескопов.
американский технологический стартап Ридберг Вакуумные Науки (RVS) продолжает продвигаться вперед в качестве основного поставщика оборудования в формирующейся испытательно-измерительной экосистеме, поддерживающей разработку и проверку малых космических миссий — в целом приборов массой от 1 до 500 кг. . Точнее, RVS занимает специализированную нишу в предоставлении доступных, готовых продуктов для термовакуумного отжига и термовакуумного циклирования — основных технологий, обеспечивающих рабочий процесс предполетной квалификации для малых спутников и их составных компонентов, подсистем и инструменты.
Поучительным здесь является развивающийся рыночный контекст, в котором разработчики малых спутников открывают коммерческие и научные возможности в таких разнообразных приложениях, как астрономические наблюдения, дистанционное зондирование, защита окружающей среды, отслеживание активов и логистика. Суть всего этого в том, что инновации в области малых спутников развиваются быстрыми темпами, при этом известные и новые производители, а также академические исследовательские группы втискивают все больше и больше функций в постоянно сокращающиеся полезные нагрузки, еще больше снижая барьеры для входа на рынок. космическая промышленность.
Тестирование на готовность к миссии
Все это приводит к постоянному снижению капитальных и эксплуатационных расходов разработчиков спутников и их инженерных групп — не в последнюю очередь, когда речь идет о строгих программах испытаний, необходимых для подготовки спутниковых систем к запуску и, в конечном итоге, к долгосрочной эксплуатации на орбите. Примером в этом отношении является Центр астрономической адаптивной оптики (СААО) в Стюард Обсерватория, исследовательское подразделение кафедры астрономии в Университет штата Аризона (Тусон, Аризона). Команда CAAO также является последним дополнением к растущей сети клиентов RVS и, как таковая, за последние пару месяцев провела ввод в эксплуатацию и приемку термовакуумной (TVAC) испытательной камеры поставщика.
«Мы создаем прототипы исследовательских инструментов, в том числе адаптивные оптические системы, усовершенствованные инфракрасные и ультрафиолетовые детекторы и высокопроизводительные криостаты, которые будут включены в будущие космические телескопы для малых спутников», — объясняет Эван Дуглас, доцент и ассистент астронома. в обсерватории Стюарда. Дуглас, со своей стороны, возглавляет широкомасштабную исследовательскую работу, охватывающую космическую аппаратуру, обнаружение и контроль волнового фронта, а также создание высококонтрастных изображений внесолнечных планет и дисков обломков. «Возможности тестирования камеры TVAC позволят нам повысить техническую готовность и готовность к выполнению миссии наших научных инструментов и спутниковой полезной нагрузки», — добавляет он. «Таким образом, мы надеемся сделать ответы Университета Аризоны на предложения НАСА о финансировании намного более убедительными».
Оперативная деталь
Для любой программы предстартовых испытаний разработчики инструментов, такие как Дуглас и его коллеги из CAAO, обычно создают модель экстремальных температур, с которыми может столкнуться миссия малого спутника после выхода на орбиту. За этим следует исчерпывающая программа лабораторных термовакуумных испытаний, необходимых для итерации и проверки моделирования, а также для обеспечения того, чтобы любые локализованные нагревательные/охлаждающие устройства оказывали желаемое воздействие на передовые исследовательские инструменты и связанное с ними оборудование.
В этом сценарии камера RVS TVAC позволяет разработчикам оценивать производительность технологии по нескольким координатам. Например, в циклическом испытании на термовакуум аппаратное обеспечение и приборы корабля проходят испытания и подвергаются «пошаговой» программе экстремально высоких и низких температур в среде с высоким вакуумом, в то время как испытание на тепловой баланс направлена на демонстрацию эффективности систем терморегулирования корабля для поддержания температуры ключевых систем в заданных пределах. Существует также требование вакуумного прогрева, при котором спутниковое оборудование нагревается до высокой температуры в условиях высокого вакуума для количественного определения уровня выделения газа (продукты которого могут неблагоприятно влиять на работу бортовых систем визуализации, тепловых излучателей, солнечных элементов). и тому подобное).
Здесь кроется еще одна возможность. Поскольку даже в то время как группа CAAO расширяет пределы производительности своих космических приборов, параллельное стремление к снижению затрат остается важной частью комплекса исследований и разработок — не в последнюю очередь при развертывании готового коммерческого оборудования (COTS). и программное обеспечение (а не разработка индивидуальных технологических решений). «Ключевым вариантом использования камеры TVAC является использование продуктов COTS — например, оптического детектора или бортового компьютера — и обеспечение их работы в космической среде», — говорит Дуглас. «Технологии COTS, пригодные для использования в космосе, имеют основополагающее значение для снижения общей стоимости астрономических миссий с использованием малых спутников».
Предоставление в сравнении с требованиями
Не менее важным является акцент, который RVS делает на собственных готовых термовакуумных системах. Иными словами, это означает тепловое тестирование по приемлемой цене, а также первостепенное значение простоты использования. «Отвечая на наш запрос предложений, RVS был конкурентоспособен по цене и предоставлен по сравнению с желаемой функциональностью», — отмечает Мэнни Монтойя, технический менеджер CAAO, который возглавляет разнообразную команду инженеров, техников и машинистов, поддерживающих исследования Дугласа и других астрономов. Обсерватория Стюарда.
Рассматриваемая функциональность включает в себя вакуумную испытательную камеру общего назначения, которую может использовать любая небольшая спутниковая миссия в кампусе Тусона для исследования последствий экстремальных температур в высоком вакууме. Более того, камера TVAC также дает астрономам обсерватории Стюарда возможность получить доступ к вакуумным режимам до 10-8 Торр — важное требование при квалификации высокотехнологичных приборов, предназначенных для таких научных задач, как Aspera. Этот проект НАСА, возглавляемый астрономом Обсерватории Стюарда Карлосом Варгасом, разрабатывает небольшой астрофизический спутник с экстремальным УФ-излучением, который будет картировать тепло-горячую фазу коронального газа вокруг гало ближайших галактик (и, в свою очередь, прольет свет на формирование и эволюцию галактик). .
Термовакуумные испытательные системы: подготовка к предполетной аттестации малых спутников
Еще одним обязательным требованием CAAO является виброизоляция, чтобы Дуглас и его команда могли оценить прецизионные адаптивные оптические системы в испытательной камере TVAC. В связи с этим компания RVS предложила новое решение, включающее оптический стол, подвешенный на пневматических опорах за пределами вакуумной камеры, — конфигурация, которая изолирует испытуемую оптику за счет гашения любых вибраций, проходящих через пол здания (например, от проходящего дорожного движения или от двери открываются и закрываются).
«Отвечая на запрос предложений, — заключает Монтойя, — RVS проделала большую работу по пониманию технических требований CAAO и соответствующей адаптации системы TVAC, что свидетельствует об обширных технических знаниях компании в области термовакуумных испытаний для исследовательских и промышленных приложений».
