Соединители Positronic для применения в космической аппаратуре

Ершов Валерий

radiant@ranet.ru

Мы живём во время возрождения интереса к космическим путешествиям. Коммерческое использование полётов в космос становится всё более важным, хотя часто и незаметным элементом современного общества. Мы зависим от услуг, которые получаем от целого созвездия спутников, находящихся на орбите нашей планеты – это связь, навигация, прогноз погоды, мониторинг объектов сельского хозяйства. Научное сообщество активно развивает исследования космоса, используя как пилотируемые, так и беспилотные методы. В новом десятилетии нас ожидают новые космические экспедиции на Луну, Марс и за его пределы.

Компания Positronic в течение более сорока лет разрабатывает и производит электрические соединители для космических полётов, предлагая широкую линейку продукции самого высокого уровня характеристик и качества материалов, сертифицированной мировыми лидерами космической индустрии.

Космос, как самая агрессивная среда

Космос - бескомпромиссная среда. Вакуум в сочетании с экстремальными температурами и постоянным радиационным излучением превращает в уникальный вызов задачу проектирования аппаратуры для применения в условиях космоса. Атмосфера Земли представляет собой оболочку, обеспечивающую защиту от излучения и термического воздействия. В космосе такая защита отсутствует и аппаратура постоянно подвержена потенциальному повреждению. Любой объект в космосе испытывает на себе всю мощь солнечного излучения. Под воздействием прямых солнечных лучей температура может быстро вырасти до критического уровня, в то же время, участки, находящиеся в тени напротив подвергаются сильному охлаждению. Такие экстремальные температуры необходимо учитывать при выборе материалов, которые будут использованы в бортовой аппаратуре. Соединители Positronic выполнены из высококачественных материалов и пластмасс, обеспечивающих функционирование в широком диапазоне рабочих температур.

Отсутствие атмосферного давления также заставляет материалы вести себя уникальным образом. Дегазация – процесс выделения газов из материала – проблема, возникающая при воздействии вакуума на изделия из пластмасс во время космического полёта. Выделяющийся из пластмассового изолятора газ способен конденсироваться на холодных поверхностях. Часто это оптика и датчики научной аппаратуры. Это может снизить или даже свести на нет их эффективность и поставить под угрозу выполнение миссии. Изоляторы D-sub соединителей Positronic разработанных для применения в космосе, обладают высокой стабильностью в условиях вакуума. Пластмассовые изоляторы D-sub соединителей стандартной плотности контактов изготавливаются из стеклопластика DAP (Diallyl Phthalate). В D-sub соединителях высокой плотности контактов используется изолятор из пластмассы PBT (Polybutylene terephthalate).

2.jpg                                                         3.jpg
Рис.1 D-sub разъём высокой плотности                       Рис.2 D-sub разъём стандартной плотности

Надёжность

Как правило, длительность космического миссии   составляет несколько лет, при этом аппаратура должна функционировать без возможности ремонта во время полёта. Стоимость запуска грузовых транспортов в космос чрезвычайно высока и конструкторы не могут позволить себе роскошь добавления систем резервного копирования. Соединители, предназначенные для эксплуатации в условиях длительного космического полёта должны обеспечивать долгосрочную надёжность и устойчивость к жёстким условиям запуска, при этом оставаясь максимально лёгкими.

Помимо механической надёжности, системы, используемые в космосе, часто рассчитываются на длительный срок полёта. В ходе полёта первоочередное внимание уделяется потреблению энергии и для обеспечения максимально долгого срока службы, космические транспортные средства работают при строгом контроле потребления энергии. Любой компонент, вносящий нежелательное электрическое сопротивление увеличивает риски выполнения космической миссии. При выборе соединителей необходимо также учитывать особенности задач стоящих перед миссией. Сложные системы и инструменты, установленные на космические зонды, часто используются для измерения сигналов малой мощности, и нежелательное электрическое сопротивление может помешать сбору полезного сигнала.

Конструкция электрических контактов в соединителе является важнейшей составляющей общей надёжности системы. Positronic разработал контактную систему Posiband, которая предлагает наилучшее сочетание физической прочности, устойчивости к вибрациям и отличными электрическими характеристиками.

Контактная система Posiband

4.jpg

Рис.3 Вид гнездового контакта, изготовленного по технологии Posiband

Традиционные электрические гнездовые контакты, используют конструкцию с разделённой надвое концевой частью, которая удерживает штыревой контакт и при этом, способна расширяться в жёстких условиях эксплуатации. Это приводит к снижению усилия удержания штыревого контакта, что в свою очередь влияет на электрические характеристики контакта и становиться неприемлемым для использования в бортовой космической аппаратуре.

Posiband контакт представляет собой гнездовой контакт закрытого типа. Электрический контакт обеспечивается упругим зажимом из жёсткой бериллиевой меди, который создаёт большую величину нормального усилия удержания штыревого контакта, что делает Posiband идеальным решением для применения в условиях космического полёта.

Традиционные контакты часто подвергают процессу отжига для улучшения пластических свойств хвостовика контакта для обжатия на провод. Это также приводит к ухудшению упругости концевой разделённой части такого контакта. В противоположность ему, корпус гнездового контакта Posiband с отдельным упругим зажимом, может быть изготовлен из материалов, не нуждающихся в отжиге. Процесс отжига также снижает токопроводящие свойства контакта, увеличивая его электрическое сопротивление. Posiband контакт не требует отжига и сочетает в себе большую площадь контактирования с более низким электрическим сопротивлением. Низкое сопротивление влияет на эффективность прохождения тока во всей электрической цепи и позволяет инженерам контролировать потребление энергии. Это также уменьшает потери при передаче полезного сигнала во время проведения научных экспериментов и сеансов связи. Контакт Posiband может изготавливаться из медного сплава с более высокими токопроводящими характеристиками, чтобы ещё больше снизить сопротивление в зоне контакта.

Чувствительные элементы

Очень важным представляется вопрос снижения магнитной составляющей самих компонентов. Если попытаться использовать магнитный компас в автомобиле, то можно заметить, что его корпус может влиять на точность прибора. Электромагнитные поля, встречающиеся в космосе, создаваемые самой окружающей средой или космическим кораблём, могут также создавать помехи для бортовых систем. Чтобы снизить риски такого воздействия, в соединителях для применения в космосе используются лучшие по характеристикам материалы. Трапециевидные корпуса соединителей типа D-sub обеспечивают правильную стыковку и защиту контактов. Традиционные D-sub соединители используют корпуса из стали, но для применения в космосе применяются корпуса из латуни, чтобы минимизировать влияние магнитной составляющей материала. Покрытие корпуса соединителя также обеспечивает защиту от электромагнитных помех. В вакуумной среде космоса, аппаратура незащищённая атмосферой, подвергается воздействию солнечного излучения, которое вносит помехи в научные наблюдения или даже способно повредить чувствительные элементы бортовой аппаратуры. Корпуса D-sub соединителей Positronic дополнительно покрываются золотом для обеспечения наилучшей защиты от электромагнитных помех.

Соединители для будущего

5.jpg

Рис.4 D-sub соединители Positronic для применения в космосе

Будущее космических полётов выглядит увлекательным и захватывающим. Появление коммерческих предприятий в области космических научных исследований, телекоммуникационных сервисов и космического туризма означает, что в следующем десятилетии будет наблюдаться рост спроса на системы способные выдерживать жёсткие условия космических полётов. Конструкторам потребуются компоненты, обеспечивающие надёжность и высокие характеристики, необходимые для длительных космических полётов в уникальных условиях безграничного космического пространства. Соединители Positronic обладают 40-летним опытом применения в условиях космоса, доверием инженеров разных стран, соответствуют самым строгим требованиям, предъявляемым аэрокосмической промышленностью к компонентам, предназначенным для выполнения ответственных задач.