آیا می توان از چشمه های الکترونیکی در تجهیزات فضایی استفاده کرد؟

一 ، ویژگی های فنی و سازگاری فضا چشمه های الکترونیکی
مزیت اصلی چشمه های الکترونیکی در تنظیم پویا و کنترل دقیق خاصیت ارتجاعی آنها از طریق ادغام سنسورها ، محرک ها و الگوریتم ها نهفته است. این ویژگی در محیط فضایی دارای ارزش قابل توجهی است:
بازده نیروی ثابت در محیط ریزگردها
چشمه های سنتی ممکن است به دلیل ضعف اثر گرانش ، در شرایط ریزگردها خروجی الاستیک ناپایدار را تجربه کنند. بهار الکترونیکی نظارت بر بار در زمان واقعی از طریق ساخته شده - در سنسورها را کنترل می کند و پارامترهای خاصیت ارتجاعی را با الگوریتم کنترل PID تنظیم می کند تا اطمینان حاصل شود که هنوز هم می تواند یک مقدار نیروی ثابت را در جاذبه صفر یا محیط گرانش متغیر فراهم کند. به عنوان مثال ، مکانیسم استقرار پانل خورشیدی از ماهواره ناوبری Beidou از یک دستگاه بهاری سیم پیچ استفاده می کند ، اما اگر با یک چشمه الکترونیکی جایگزین شود ، می توان نیروی الاستیک را از طریق مایع مغناطیس یا آلیاژ حافظه شکل (SMA) تنظیم کرد و از نوسانات سرعت ناشی از تغییر دما در اسپری های سیم پیچ سنتی و افزایش موقعیت آیلیم استفاده کرد.
ثبات عملکرد در دماهای شدید
دامنه دمای محیط فضا می تواند به 270 درجه}} 270 درجه تا 120 درجه برسد ، و چشمه های فلزی سنتی به دلیل انبساط حرارتی و انقباض مستعد ضعف الاستیک یا شکستگی هستند. چشمه های الکترونیکی از آلیاژهای مقاوم در برابر دما {4} بالا ساخته شده اند (مانند آلیاژهای تیتانیوم ، آلیاژهای با درجه حرارت بالا مبتنی بر نیکل) یا مواد کامپوزیت (مانند پلیمرهای تقویت شده با فیبر کربن) ، همراه با الگوریتم های جبران دما ، که می تواند خطای خروجی الاستیک کمتر از 2 ٪ درجه در 3 درصد از درجه -180 را حفظ کند. به عنوان مثال ، اگر مکانیسم کنترل دریچه سوخت موتور Raptor SpaceX از چشمه های الکترونیکی استفاده کند ، دمای انتقال فاز مواد بهاری را می توان از طریق عناصر گرمایش تنظیم کرد و به پاسخ سریع در درجه -100 درجه و پایداری ساختاری در 1000 درجه رسید.
ضد تابش و طراحی طولانی - زندگی
تابش فضایی به راحتی می تواند منجر به تخریب عملکرد اجزای الکترونیکی شود ، و چشمه های الکترونیکی می توانند با استفاده از تراشه های تقویت کننده مقاوم در برابر پرتودرمانی (مانند RAD -} FPGA سخت) و فناوری بسته بندی سرامیکی ، در برابر تابش دوز در برابر اشعه کل (SI) مقاومت کنند. مدار علاوه بر این ، طراحی مدولار آن امکان به روزرسانی های بی سیم از پارامترهای الگوریتم را فراهم می کند و چرخه تکرار فناوری دستگاه را گسترش می دهد.
2 ، سناریوهای کاربردی معمولی چشمه های الکترونیکی در تجهیزات فضایی
1. استقرار و قفل پنل خورشیدی ماهواره
پس از ورود ماهواره به مدار ، پانل های خورشیدی باید طی 10 دقیقه مستقر و قفل شوند. چشمه های نیروی ثابت سنتی به دلیل تثبیت الاستیک ، تطبیق با نیازهای استقرار پانل های با کیفیت مختلف دشوار است. بهار الکترونیکی مقاومت آشکار قایق بادبانی را در زمان واقعی از طریق یک سنسور فشار کنترل می کند و نیروی تنش قبل از بهار را با ترکیب درایو موتور تنظیم می کند ، به طوری که می توان سرعت آشکار را در محدوده 0.1-1m/s کنترل کرد و از آسیب ساختاری ناشی از سرعت بیش از حد جلوگیری کرد. به عنوان مثال ، پس از نوع خاصی از ماهواره ارتباطی ، چشمه های الکترونیکی را به تصویب رساند ، میزان موفقیت استقرار بادبان از 92 ٪ به 99.7 ٪ افزایش یافته و زمان استقرار به 5 دقیقه کاهش یافته است.
2. کنترل شیر موتور موشک
دریچه سوخت موتورهای موشک مایع نیاز به تکمیل عمل افتتاح/بسته شدن در میلی ثانیه دارد ، و گروه های بهاری از پیش بارگذاری سنتی ممکن است به دلیل سرعت پاسخ محدود ، خطر نشت سوخت را ایجاد کنند. چشمه های الکترونیکی می توانند با ادغام محرک های سرامیکی پیزوالکتریک ، کشش خود را در 10 میکرومتر تنظیم کنند و با الگوریتم های کنترل حلقه {2} بسته بسته ، به کنترل دقیق باز شدن دریچه برسند. پس از اتخاذ این فناوری ، شیر توربوپامپ اکسیژن موتور Raptor SpaceX زمان پاسخ دریچه را به 5ms کاهش داده ، میزان مصرف سوخت را 0.3 ٪ افزایش داده و هزینه پرتاب واحد را حدود 200000 دلار کاهش داده است.
3. قفل و رها کردن درب فضاپیما
دریچه فرار اضطراری فضاپیمای سرنشین دار نیاز به دستیابی به پاسخ به سطح میلی ثانیه در شرایط اضطراری دارد و مکانیسم های سنتی باز کردن قفل پیروتکنیک خطرات ایمنی را ایجاد می کند. چشمه الکترونیکی توسط آلیاژ حافظه هدایت می شود و باعث ایجاد اثر حافظه از طریق گرمایش جریان می شود. این می تواند درب کابین را در عرض 0.1 ثانیه باز کند و می تواند بیش از 1000 بار مورد استفاده مجدد قرار گیرد. پس از به روزرسانی سیستم دریچه ای از فضاپیمای Soyuz به چشمه های الکترونیکی ، قابلیت اطمینان از 99.9 ٪ به 99.999 ٪ افزایش یافته است ، و با بالاترین استانداردهای ایمنی ناسا برای فضاپیمای سرنشین دار مطابقت دارد.
4. سیستم تخلیه وسیله نقلیه هوایی بدون سرنشین
منجنیق هواپیمای بدون سرنشین که توسط مرکز تحقیقات جنگی هوایی نیروی دریایی ایالات متحده ساخته شده است از فناوری الکترونیکی بهار استفاده می کند تا هواپیمای بدون سرنشین را به 60 متر در ثانیه در فاصله 3 متر پرتاب از طریق ترکیبی از درایوهای قرقره و فشرده سازی تسریع کند. این سیستم از ذخیره انرژی و ویژگی های انتشار چشمه های الکترونیکی برای افزایش چگالی انرژی انتشار به سه برابر منجنیق سیلندر سنتی استفاده می کند ، بدون اینکه منتظر بمانند که سیلندر تورم شود و فاصله انتشار تا 10 ثانیه کوتاه می شود.
3 ، چالش های صنعت و روندهای توسعه
اگرچه چشمه های الکترونیکی پتانسیل زیادی در تجهیزات فضایی نشان داده اند ، اما ارتقاء آنها هنوز با سه چالش اساسی روبرو است:
کنترل هزینه: هزینه تک قطعه چشمه های الکترونیکی 5 {1} 5 برابر بیشتر از چشمه های سنتی است و باید از طریق تولید در مقیاس بزرگ و بهینه سازی فرآیند کاهش یابد. به عنوان مثال ، استفاده از فناوری چاپ سه بعدی برای تولید اجزای هسته ای بهار الکترونیکی می تواند مصرف مواد را از 50 ٪ به 90 ٪ افزایش داده و چرخه تولید را 60 ٪ کوتاه کند.
عدم استاندارد سازی: در حال حاضر ، عدم وجود استانداردهای تخصصی برای چشمه های الکترونیکی مورد استفاده در فضا وجود دارد و شرکت ها باید نیازهای دوگانه ISO 13485 (سیستم مدیریت کیفیت دستگاه های پزشکی) و IEC 60601 (استاندارد ایمنی تجهیزات الکتریکی پزشکی) را برآورده کنند. سازمان بین المللی استاندارد سازی فضا (ISO TC 20) در حال تهیه مشخصات کلی برای چشمه های الکترونیکی مورد استفاده در تجهیزات فضایی است که انتظار می رود در سال 2026 منتشر شود.
تأیید اعتبار: چشمه های الکترونیکی نیاز به آزمایش شدید محیطی ، از جمله دوچرخه سواری خلاء حرارتی (درجه خلاء 10 ^ -6 PA ، -100 درجه تا 150 درجه دوچرخه سواری) ، پیری پرتودرمانی (دوز کل 100krad) و لرزش مکانیکی (شتاب 10-2000 هرتز ، 5 گرم). در حال حاضر ، فقط چند شرکت دارای قابلیت آزمایش کامل مانند محصولات الکترونیکی الکترونیکی Qianye Precision هستند که از گواهینامه استاندارد NASA GEVS-7000 عبور کرده اند.
https: //www.spring - supportier.com/stamping/progressive - تمبر/باتری - -}} stamping.html