Zabezpečení konektorů ve vesmíru

Alex Raymond, produktový manažer ve společnosti PEI-Genesis, specialisty na propojení a konektory, nás seznámí s jednotlivými fázemi vesmírné mise na Měsíc a probere s námi, jakým výzvám konektory čelí a jaká opatření výrobci přijímají, aby zajistili jejich odolnost vůči tak náročným podmínkám.

Dne 4. července 2020 došlo k selhání startu rakety Electron společnosti Rocket Lab, což vedlo ke ztrátě sedmi satelitů. Vyšší odpor v jednom konektoru způsobil, že se konektor přehřál a roztavil se antivibrační materiál, který ho pokrýval. Vibrace pak odpojily spoj a přerušily napájení turbočerpadla. Konektory jsou ve všech fázích vesmírných misí vystaveny extrémnímu namáhání.

Hlavní motory a raketové motory se s velkým hukotem zažehnou a všechny součásti kosmické lodi zasáhnou intenzivní vibrace. Tyto vibrace mohou ovlivnit integritu konektorů a jejich funkčnost tím, že je rozkmitají. Kromě toho mohou rychlé změny teploty a tlaku během startu způsobit, že se některé materiály, kterými jsou konektory utěsněny, rozpínají a smršťují, čímž se kontakty uvolňují a spoje selhávají.

Aby bylo možné překonat výzvy spojené se startem, musí být konektory navrženy přesně a odolně. K zajištění bezpečných spojů i při extrémních vibracích se používají spojovací systémy, jako jsou tlačné šrouby, západkové mechanismy a bajonetové spoje. Hermetické těsnění a moderní izolační materiály chrání konektory před změnami teploty a tlaku.

Únik z atmosféry
Když kosmická loď začne opouštět zemskou atmosféru, hlavní motor se vypne, vibrace ustanou a první stupeň lodi je odhozen. Druhý stupeň se pak vynese na nízkou oběžnou dráhu. Konektory však nyní v tomto extrémním prostředí čelí dalším výzvám.

Při přechodu mezi slunečním světlem a stínem dochází k tepelným cyklům, které na nízké oběžné dráze způsobují kolísání teplot od −65 do +125 stupňů Celsia. Téměř vakuum vytvořené nedostatkem atmosféry vede k odplyňování polymerů uvnitř konektorů a uvolňování těkavých organických sloučenin, které mohou narušovat ostatní součásti. Zbytkový magnetismus v kovech použitých v konektorech může vést k mnoha chybám v přístrojích, například ke kritickým chybám v navigaci a výrobě energie.




Konektory určené pro vesmírné aplikace na nízké oběžné dráze a mimo ni musí mít izolační vlastnosti, které odolávají extrémním teplotám. Naštěstí je mnoho konektorů umístěno uvnitř kosmické lodi, což znamená, že jsou izolovány také jinými součástmi. Řešení pro nízkou oběžnou dráhu zahrnují konektory kosmické třídy D38999 (třída G) s provozní teplotou −65 až +200 stupňů Celsia. Lze je kombinovat s různým příslušenstvím určeným pro použití ve vesmíru, jako jsou smršťovací bužírky a zadní kryty.

Aby se předešlo problémům s odplyňováním, musí výrobci těkavé organické látky před startem extrahovat. Toho lze dosáhnout spečením konektorů při zvýšené teplotě ve vakuově uzavřené peci.

Mezi kovové konektory konstruované speciálně s nízkým zbytkovým magnetismem patří Positronic Space D-Subs. Odpovídají specifikacím MIL-DTL-24308 třídy M pro D-Sub a standardním testům NASA-RP-1124 pro odplyňování. Testování se provádí pomocí fluxmetru podle požadavků NASA na elektrické součásti pro vesmírné použití.

Evropská spolupráce pro normalizaci v oblasti vesmíru uvedla ve své normě pro zajištění kosmických produktů vhodné materiály pro použití ve vesmíru. Vysvětluje například, že těkavé kovy, jako je kadmium, zinek a cín, které jsou známé tím, že ve vakuu vytvářejí vláknové krystaly, by se neměly používat v kosmickém hardwaru a pozemním vybavení. Porézní povlaky, včetně zlatého povlaku na stříbře, rovněž představují riziko a neměly by se v kosmických lodích používat.

Přistání
Jakmile se sonda přiblíží k povrchu Měsíce, zažehnou se trysky, aby zpomalily sestup, čímž se zvedne obrovské množství prachu, který pokryje povrch lodi a všech vnějších spojů.

Prachové částice mohou pronikat do konektorů a hromadit se na kontaktních plochách, kolících a zásuvkách. To může vést ke špatnému elektrickému kontaktu, zvýšenému odporu a dokonce k přerušovanému nebo úplnému výpadku přenosu signálu. Znečištěné konektory mohou způsobit chyby v datech, zhoršení signálu, snížení celkového výkonu systému nebo úplné selhání.

Do konstrukce konektoru lze integrovat těsnění, o-kroužky, zadní kryty a smršťovací manžety, které zabrání vnikání prachu a zachovají vzduchotěsné spojení. Hermeticky uzavřené konektory chrání nejen před změnami tlaku, ale také před prachem a jinými částicemi.

Společnost PEI-Genesis, distributor konektorů s přidanou hodnotou, má dobré vztahy s výrobci konektorů určených pro použití ve vesmíru. Společnost slouží jako důvěryhodný poradce a připravuje řešení na míru pro jedinečné mise, přičemž využívá své rozsáhlé zásoby pro rychlý přístup. Značky jako Positronic, Amphenol a Souriau nabízejí univerzální možnosti pro použití v letectví, armádě a zdravotnictví.

www.peigenesis.com

  Vyžádejte si více informací…