Астрономи з обсерваторії Стюарда Університету Арізони використовують тестовий набір від Rydberg Vacuum Sciences, щоб прискорити розробку та кваліфікацію нового покоління малих супутникових дослідницьких телескопів
Технологічний стартап США Вакуумні науки Ридберга (RVS) продовжує прокладати траєкторію розвитку в якості основного постачальника обладнання в новій екосистемі тестування та вимірювання, що підтримує розробку та валідацію малих супутникових космічних місій – загалом інструментів масою від 1 до 500 кг. . Точніше, RVS займає спеціалізовану нішу у забезпеченні доступними готовими продуктами для термовакуумного випікання та термовакуумного циклу – ключових технологій у робочому процесі передпольотної кваліфікації для малих супутників та їх складових компонентів, підсистем і приладобудування.
Повчальним є мінливий ринковий контекст, у якому розробники малих супутників відкривають комерційні та наукові можливості в таких різноманітних програмах, як астрономічні спостереження, дистанційне зондування, захист навколишнього середовища, відстеження активів і логістика. В основі всього цього — інновації в галузі малих супутників, які розвиваються швидкими темпами, коли відомі та нові виробники, а також академічні дослідницькі групи втискують все більше функціональних можливостей у дедалі менші корисні навантаження, одночасно знижуючи бар’єри для входу в космічна промисловість.
Тестування на готовність до місії
Усе це призводить до безперервного тиску на капітальні та експлуатаційні витрати розробників супутників та їхніх інженерних груп – не в останню чергу, коли мова йде про складні програми випробувань, необхідні для кваліфікації супутникових систем для запуску та, зрештою, довгострокової експлуатації на орбіті. Докладним прикладом у цьому відношенні є Центр астрономічної адаптивної оптики (CAAO) на Стюардська обсерваторія, наукового підрозділу кафедри астрономії ім Університет штату Арізона (Тусон, Аризона). Команда CAAO також є останнім доповненням до зростаючої мережі клієнтів RVS і, таким чином, протягом останніх кількох місяців проводила введення в експлуатацію та приймання термовакуумної випробувальної камери постачальника (TVAC).
«Ми створюємо прототипи дослідницьких інструментів, включаючи системи адаптивної оптики, передові ІЧ- та УФ-детектори та високоефективні кріостати, які будуть включені в майбутні космічні малі супутникові телескопи», — пояснює Юен Дуглас, асистент професора та асистент астронома. в обсерваторії Стюарда. Дуглас, зі свого боку, очолює широкомасштабні дослідницькі роботи, що охоплюють космічні прилади, зондування хвильового фронту та контроль, а також висококонтрастні зображення позасонячних планет і дисків уламків. «Можливості камери TVAC для тестування дозволять нам підвищити технічну готовність і готовність наших наукових приладів і супутників до місії», – додає він. «Таким чином ми сподіваємося зробити відповідь Університету Арізони на пропозиції щодо фінансування НАСА набагато переконливішими».
Оперативна деталь
Для будь-якої програми передстартових випробувань розробники приладів, як-от Дуглас і його колеги з CAAO, зазвичай створюють модель екстремальних температур, які, ймовірно, зазнає місія малого супутника на орбіті. За цим слідує вичерпна програма лабораторних термовакуумних випробувань, що є необхідним для ітерації та перевірки моделювання та для того, щоб переконатися, що будь-які локалізовані блоки нагріву/охолодження справляють бажаний вплив на дослідницькі інструменти передньої лінії та пов’язане з ними обладнання.
У цьому сценарії камера RVS TVAC дозволяє розробникам оцінювати продуктивність технології за кількома координатами. Наприклад, під час циклічного випробування в термовакуумі апаратне забезпечення та інструменти корабля перевіряються та піддаються програмі «покрокового повторення» екстремально високих і низьких температур у середовищі високого вакууму, тоді як тест на тепловий баланс має на меті продемонструвати ефективність систем термоконтролю плавзасобу для підтримки температури ключових систем у попередньо визначених межах. Існує також вимога до вакуумного випікання, коли апаратне забезпечення супутника нагрівається до високої температури під високим вакуумом для кількісної оцінки рівнів виділення газу (продукти якого можуть негативно вплинути на роботу бортових систем зображення, теплових радіаторів, сонячних елементів). і тому подібне).
Тут є ще одна можливість. Незважаючи на те, що команда CAAO розширює межі продуктивності свого космічного обладнання, паралельне зобов’язання щодо скорочення витрат залишається значною частиною комплексу досліджень і розробок – не в останню чергу в розгортанні комерційного готового обладнання (COTS). та програмне забезпечення (а не розробка індивідуальних технологічних рішень). «Ключовий варіант використання камери TVAC передбачає взяти продукти COTS — скажімо, оптичний детектор або бортовий комп’ютер — і переконатися, що вони все ще працюють у космічному середовищі», — каже Дуглас. «Технології COTS, придатні для використання в космосі, є фундаментальними для зниження загальної вартості астрономічних місій малих супутників».
Доставка проти вимог
Не менш важливим є наголос, який RVS приділяє своїм власним готовим термовакуумним системам. Іншими словами, це означає теплове тестування за прийнятною ціною, а також гарантує, що простота використання має першочергове значення. «Відповідаючи на наш заклик до подання пропозицій, RVS була конкурентоспроможною за ціною та забезпечувала порівняно з бажаною функціональністю», — зазначає Менні Монтойя, технічний менеджер CAAO, який очолює різноманітну команду інженерів, техніків і машиністів, які підтримують дослідження Дугласа та інших астрономів у Стюардська обсерваторія.
Функціональні можливості, про які йде мова, охоплюють вакуумну випробувальну камеру загального призначення, яку може використовувати будь-яка невелика супутникова місія в кампусі Тусона для дослідження впливу екстремальних температур у високому вакуумі. Більше того, камера TVAC також дає астрономам обсерваторії Steward можливість доступу до вакуумних режимів від 10-8 Torr – важлива вимога при кваліфікації високоякісного обладнання, призначеного для таких наукових місій, як Aspera. Цей проект NASA, очолюваний астрономом з обсерваторії Стюарда Карлосом Варгасом, розробляє невеликий астрофізичний супутник із ультрафіолетовим випромінюванням, який картографуватиме теплу-гарячу фазу коронального газу навколо гало поблизу галактик (і, у свою чергу, проливатиме світло на формування та еволюцію галактик). .
Термовакуумні випробувальні системи: підготовка до передпольотної кваліфікації малих супутників
Іншим обов’язковим елементом CAAO є віброізоляція, щоб Дуглас і його команда могли оцінити прецизійні адаптивні оптичні системи всередині випробувальної камери TVAC. У цьому відношенні RVS запропонував нове рішення, що містить оптичний стіл, підвішений на пневматичних ніжках поза вакуумною камерою – конфігурація, яка ізолює оптику, що тестується, пом’якшуючи будь-які вібрації, що надходять через підлогу будівлі (наприклад, від дорожнього руху, або від відкриття та закриття дверей).
«Відповідаючи на запит пропозицій, — підсумовує Монтойя, — RVS виконали велику роботу, щоб зрозуміти технічні вимоги CAAO та відповідно адаптувати систему TVAC, що свідчить про широкі знання компанії в технічній галузі щодо термовакуумних випробувань для дослідницьких і промислових застосувань».
