Ξεκίνησε η πρώτη ξύλινη δορυφορική συναρμολόγηση στον κόσμο – μπορεί το κόντρα πλακέ να επιβιώσει στο διάστημα;

Ο πρώτος ξύλινος δορυφόρος στον κόσμο βρίσκεται στο δρόμο, με τη μορφή WISA Woodsat της Φινλανδίας. Οι εμπειρογνώμονες υλικών της ESA συμβάλλουν σε μια σειρά πειραματικών αισθητήρων στην αποστολή, καθώς και στη δοκιμή πριν από την πτήση.

Το WISA Woodsat είναι ένα «CubeSat» 10x10x10εκ – ένας τύπος νανοσωλήνων κατασκευασμένος από τυποποιημένα κουτιά – αλλά με πάνελ επιφάνειας από κόντρα πλακέ. Τα μοναδικά εξωτερικά εξωτερικά ξύλα της Woodsat είναι γωνιακές ράβδους αλουμινίου που χρησιμοποιούνται για ανάπτυξη χώρου καθώς και μεταλλικό ραβδί selfie.

Η αποστολή ξεκίνησε από τον Jari Makinen, έναν Φινλανδό συγγραφέα και ραδιοτηλεοπτικό σταθμό. Συν-ίδρυσε μια εταιρεία που ονομάζεται Arctic Astronautics, η οποία εμπορεύεται πλήρως λειτουργικά αντίγραφα έτοιμων σε τροχιά CubeSats για εκπαιδευτικούς, εκπαιδευτικούς και χόμπι σκοπούς. «Πάντα μου άρεσε να φτιάχνω αεροπλάνα μοντέλου, τα οποία περιλαμβάνουν πολλά ξύλινα μέρη. Έχοντας εργαστεί στη διαστημική εκπαίδευση, αυτό με έκανε να αναρωτιέμαι, γιατί δεν μετακινούμε ξύλινα πράγματα στο διάστημα;»

WISA και Woodsat. Πίστωση: Αρκτική Αστροναυτική

«Έτσι είχα την πρώτη ιδέα να πετάξω έναν ξύλινο δορυφόρο στη στρατόσφαιρα, σε ένα μπαλόνι καιρού. Συνέβη το 2017 με ένα ξύλινο αντίγραφο του KitSat. Μετά από όλα πήγε καλά, αποφασίσαμε να το αναβαθμίσουμε και να πάμε σε τροχιά Από εκεί διπλασίασε το έργο: Βρήκαμε εμπορική υποστήριξη και πήραμε τον ελλιμενισμό στον εκτοξευτή ηλεκτρονίων από το Rocket Lab στη Νέα Ζηλανδία. “

Αισθητήρες ESA για εισπνοή εσωτερικού αυτοκινήτου Woodsat

Ο Riccardo Rambini, Επικεφαλής του Τμήματος Φυσικής και Χημείας Υλικών της ESA, σχολιάζει: “Ήταν ένα αυστηρό πρόγραμμα, αλλά καλωσορίσαμε την ευκαιρία να συνεισφέρουμε στο ωφέλιμο φορτίο της Woodsat σε αντάλλαγμα για βοήθεια στην αξιολόγηση της καταλληλότητας για πτήση.

“Το πρώτο συστατικό που εκτοξεύουμε είναι ο αισθητήρας πίεσης, ο οποίος θα μας επιτρέψει να προσδιορίσουμε την τοπική πίεση στις κοιλότητες του πλοίου τις ώρες και ημέρες μετά την εκτόξευση σε τροχιά. Αυτός είναι ένας σημαντικός παράγοντας για τη λειτουργία συστημάτων υψηλής ισχύος και κεραίες ραδιοσυχνοτήτων, επειδή μικρές ποσότητες σωματιδίων στην κοιλότητα μπορούν να προκαλέσουν βλάβη.

Αποκαλύφθηκε το σχέδιο WISA Woodsat. Πίστωση: Αρκτική Αστροναυτική

“Αυτός ο αισθητήρας σχεδιάστηκε για εμάς από την Sens4 στη Δανία, η οποία έχει κάνει μια φανταστική δουλειά για την κατάργηση της τυπικής σχεδίασης ώστε να ταιριάζει με τα περιορισμένα μεγέθη και τους περιορισμούς ισχύος.”

Ο Bruno Brass, ESA Materials Engineer, προσθέτει: “Το καλό είναι ότι δημιουργήσαμε μια συσκευή χαμηλού κόστους που μπορεί να βρει όλα τα είδη πρόσθετων χρήσεων, τόσο σε τροχιά όσο και στο έδαφος σε περιβάλλον δοκιμών.”

Δίπλα του υπάρχει μια άμεση λυχνία LED με φωτοαντίσταση που αισθάνεται όταν ανάβει. Αλλά η ισχύς των LED θα έρθει μέσω ενός 3D-τυπωμένου ηλεκτρικά αγώγιμου πλαστικού που ονομάζεται πολυαιθερικός αιθέρας κετόνη, ή PEEK για σύντομο χρονικό διάστημα, ανοίγοντας την πόρτα για τη δυνατότητα εκτύπωσης ή ακόμη και συνδέσμων δεδομένων απευθείας μέσα στα σώματα των μελλοντικών διαστημικών αποστολών.

Η τεχνική καρδιά της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος: ESTEC, το Ευρωπαϊκό Κέντρο Διαστημικής Έρευνας και Τεχνολογίας, στο Noordwijk, Κάτω Χώρες. Πίστωση: ESA-G. porter

Ο Orcun Ergincan, Μηχανικός Υλικών ESA, σχολιάζει: «Το άλλο στοιχείο είναι ένα μικροζύγιο κρυστάλλου χαλαζία, το οποίο χρησιμεύει ως ένα εξαιρετικά ευαίσθητο όργανο παρακολούθησης για τη μόλυνση, μετρώντας τυχόν εξασθενημένες εναποθέσεις νανογραμμαρίων που προέρχονται από τα ηλεκτρονικά οχήματα καθώς και τις ίδιες τις ξύλινες επιφάνειες. Έχει συμβάλει Αυτό είναι από το OpenQCM στην Ιταλία. Αυτή η εταιρεία κατασκευάζει επίσης μια ολοκληρωμένη σουίτα τυπωμένων κυκλωμάτων που φιλοξενεί και τους τρεις επιδείκτες με ενσωματωμένους αισθητήρες. “

Κόντρα πλακέ Woodsat

Οι χορηγοί της Woodsat είναι το UPM Plywood της Φινλανδίας, μεταξύ των μεγαλύτερων κατασκευαστών κόντρα πλακέ στον κόσμο.

“Το βασικό υλικό για το κόντρα πλακέ είναι σημύδα και χρησιμοποιούμε βασικά το ίδιο πράγμα που χρησιμοποιείτε σε ένα κατάστημα υλικού ή για την κατασκευή επίπλων”, εξηγεί ο επικεφαλής μηχανικός του Woodsat και συνιδρυτής αστροναυτικών Samuli Neiman.

Το ESA Electrical Materials and Components Laboratory αποτελείται από περισσότερες από 20 προσαρμοσμένες πιλοτικές εγκαταστάσεις και εκατοντάδες εργαλεία συνολικά, διασφαλίζοντας τη βέλτιστη επιλογή ηλεκτρικών εξαρτημάτων, υλικών και διαδικασιών για αποστολές ESA και εξωτερικά έργα, λαμβάνοντας υπόψη τις μοναδικές περιβαλλοντικές προκλήσεις που απαιτούνται για την κατασκευή χώρο, καθώς και διερεύνηση αποτυχιών για να διασφαλιστεί ότι δεν θα εμφανιστούν παρόμοια προβλήματα σε μελλοντικές αποστολές. Πίστωση: ESA

“Η κύρια διαφορά είναι ότι το κανονικό κόντρα πλακέ είναι πολύ υγρό για αεροδιαστημικές χρήσεις, οπότε βάζουμε το ξύλο μας σε έναν θερμικό θάλαμο κενού για να το στεγνώσουμε. Στη συνέχεια, καταθέτουμε επίσης το ατομικό στρώμα, προσθέτοντας ένα πολύ λεπτό στρώμα οξειδίου του αργιλίου – που συνήθως χρησιμοποιείται για να ενθυλακώσει ηλεκτρονικά. Αυτό θα μειώσει τυχόν αναθυμιάσεις εκτός από το επιθυμητό ξύλο, γνωστό ως “outgassing” στον τομέα της αεροδιαστημικής, ενώ παράλληλα προστατεύει από τις διαβρωτικές επιδράσεις του ατομικού οξυγόνου. Θα δοκιμάσουμε επίσης άλλα βερνίκια σε ορισμένα τμήματα του ξύλου. “

Αυτή η εξαιρετικά αντιδραστική παραλλαγή οξυγόνου βρίσκεται στα όρια της ατμόσφαιρας – το αποτέλεσμα της αποσύνθεσης τυπικών μορίων οξυγόνου από ισχυρή υπεριώδη ακτινοβολία από τον Ήλιο – και ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά όταν έτρωγε θερμικές κουβέρτες σε πρώιμες πτήσεις με διαστημικό λεωφορείο.

Στο Woodsat, οι μηχανικοί της ESA Materials ξεκινούν έναν αισθητήρα πίεσης, δοκιμάζουν ηλεκτρικά αγώγιμα πλαστικά και ένα μικροζύγιο κρυστάλλου χαλαζία, όλα στον ίδιο πίνακα τυπωμένων κυκλωμάτων, καθώς και δοκιμές για κράματα μνήμης σχήματος. Πίστωση: ESA

Οι δοκιμές πριν από την πτήση δείχνουν ότι ο δορυφόρος, ο οποίος θα περιστρέφεται σε υψόμετρο 500-600 km σε μια σύγχρονη πολική τροχιά, πρέπει να επιβιώσει από την έκθεση σε ατομικό οξυγόνο. Ωστόσο, το ξύλο αναμένεται να σκουραίνει λόγω των υπεριωδών ακτίνων του μη φιλτραρισμένου ηλιακού φωτός.

READ  6 συμβουλές ενώ τρέχετε για απώλεια βάρους για να κάψετε θερμίδες και να χτίσετε μυς

Ένα selfie stick στο αεροπλάνο

“Έχουμε ένα ζευγάρι κάμερες, μία εκ των οποίων απλώνεται σε ένα selfie stick για να κοιτάξουμε το κόντρα πλακέ και να τραβήξουμε φωτογραφίες για να δούμε πώς συμπεριφέρεται”, προσθέτει ο Jari. “Θέλουμε να δούμε την αλλαγή χρώματος, τυχόν ρωγμές κλπ.”

Ο σχεδιασμός και η κατασκευή του βραχίονα της κάμερας αποδείχθηκε μια ενδιαφέρουσα άσκηση: το κύτος έπρεπε να είναι τόσο μικρό όσο θα μπορούσε να είναι μέσα σε έναν μικρό δορυφόρο εκτόξευσης και στη συνέχεια να τεντωθεί όσο το δυνατόν περισσότερο όταν βρίσκεται στο διάστημα.

Το νέο LEOX της ESA, ένα Low Earth Orbit Facility, κυκλοφόρησε για πρώτη φορά τον Απρίλιο του 2017. Αυτός ο νέος προσομοιωτής πυροδοτεί ένα λέιζερ για να παράγει “ατομικό οξυγόνο” που συναντάται μόνο σε χαμηλές τροχιές – και είναι γνωστό ότι τρώει μακριά στις επιφάνειες των δορυφόρων. Το LEOX παράγει ατομικό οξυγόνο σε επίπεδα ενέργειας ισοδύναμα με την τροχιακή ταχύτητα – 7,8 km / s – για προσομοίωση όσο το δυνατόν πιο κοντά στο διαστημικό περιβάλλον. Μπορεί επίσης να δοκιμάσει με υψηλότερη ροή, η οποία εξοικονομεί χρόνο και χρήμα για δοκιμές. Το καθαρισμένο μοριακό οξυγόνο εγχύεται σε θάλαμο κενού με παλμική δέσμη λέιζερ επικεντρωμένη σε αυτόν. Με ένα μωβ φλας κάθε φορά που πυροδοτείται το λέιζερ, το οξυγόνο μετατρέπεται σε θερμό πλάσμα του οποίου η ταχεία διαστολή κατευθύνεται κατά μήκος ενός κωνικού ακροφυσίου. Στη συνέχεια διαχωρίζεται για να σχηματίσει μια υψηλής ενέργειας δέσμη ατομικού οξυγόνου. Η νέα εγκατάσταση βρίσκεται στο Εργαστήριο Ηλεκτρικών Υλικών και Εξαρτημάτων, ένα από τα εργαστήρια του Τεχνικού Κέντρου της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας στις Κάτω Χώρες, αφιερωμένο στην προσομοίωση κάθε πλευράς του διαστημικού περιβάλλοντος. πίστωση: ESA, CC BY-SA 3.0 IGO

“Ο σχεδιασμός δημιουργήθηκε από τη φινλανδική εταιρεία μηχανικών Huld, ωθώντας την τρισδιάστατη εκτύπωση στα όριά της”, προσθέτει ο Jari. “Για τον Huld, το έργο Woodsat έχει ήδη αποδειχθεί ότι είναι ένα σημαντικό σημείο εισόδου και για άλλα έργα διαστημικής μηχανικής”.

Εκτός από τις κάμερες και τη σειρά αισθητήρων που δωρίζονται από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος, η Woodsat θα έχει επίσης ένα ερασιτεχνικό ραδιοφωνικό φορτίο που θα επιτρέπει στους χομπίστες να μεταδίδουν ραδιοσήματα και εικόνες σε όλο τον κόσμο. Τα δεδομένα κατερχόμενης ζεύξης από τον ραδιοφωνικό σύνδεσμο “LoRa” περιλαμβάνουν την αγορά ενός “σταθμού εδάφους” με κόστος μικρότερο από 10 ευρώ.

“Στο τέλος, το Woodsat είναι απλώς ένα όμορφο αντικείμενο όσον αφορά τον παραδοσιακό σκανδιναβικό σχεδιασμό και την απλότητα, θα πρέπει να είναι πολύ ενδιαφέρον να το δούμε σε τροχιά”, συνεχίζει ο Gary. “Ελπίζουμε ότι θα βοηθήσει να εμπνεύσει τους ανθρώπους να αυξήσουν το ενδιαφέρον τους για τους δορυφόρους και τον διαστημικό τομέα ως κάτι που αγγίζει ήδη όλη μας τη ζωή και θα αυξηθεί σε μέγεθος μόνο στο μέλλον.”

Το Woodsat έχει προγραμματιστεί να κυκλοφορήσει πριν από το τέλος του τρέχοντος έτους.