Mechanické řešení pikosatelitu PilsenCube
- Podrobnosti
- Kategorie: PilsenCUBE I
Základní mechanická konstrukce pikosatelitu obvykle plní několik funkcí najednou a při jejím návrhu je potřeba se všemi funkcemi počítat. Hlavní funkce spočívá v mechanické opoře pro instalaci subsystémů pikosatelitu (elektronických modulů, solárních panelů, antén, akumulátorů), která musí být dostatečně pevná pro vydržení počátečních silných vibrací při startu raketového nosiče. Současně však zpravidla plní funkci radiačního stínění elektronických systémů (ochrana před ionizujícím zářením) a funkci pasivní termoregulace (odvod tepla ze zahřátých částí na osvětlené straně pikosatelitu do studených částí na zastíněné straně).
Mechanické těleso pikosatelitu PilsenCube
Nosná konstrukce tělesa pikosatelitu třídy CubeSat, do které PilsenCube patří, je předepsána z hliníkové slitiny 7075 (případně 6061 nebo z materiálu s podobnou teplotní roztažností) pro zabránění vzpříčení ve vypouštěcím kontejneru P-POD. Jedná se o materiály dostatečně lehké a pevné, používané zejména v leteckém průmyslu. Základním požadavkem na konstrukci je dostatečná mechanická pevnost a dostatečné účinky radiačního stínění. Zároveň ale musí být konstrukce dostatečně lehká (celý pikosatelit CubeSat může vážit nejvíce 1,33 kg), což jde proti mechanické pevnosti a zejména radiačnímu stínění. Výsledný návrh proto musí být kompromisem s ohledem na plánovanou životnost pikosatelitu podle jeho vědeckých či technických cílů.
Z hlediska jednoduchosti výroby a osazování elektronickými subsystémy byla zvolena rozebíratelná struktura složená ze šesti stěn (1 mm silných pro základní radiační stínění) a čtyř závěsných mechanizmů pro výklopné solární stěny. Kvůli nutnosti použití nemagnetických materiálů (ovlivnily by magnetometr stabilizačního systému) jsou všechna šroubová spojení z nerezové ocele nebo titanu. Do mechanického podsystému je nutné dále započítat upevňovací blok na akumulátory a superkapacitory, kotvící hranoly pro upevnění desek plošných spojů elektronických subsystémů pikosatelitu a dále přepalovací mechanizmus pro uvolnění rozvíjecích částí pikosatelitu (solárních stěn a některých antén).
Galerie obrázků mechanického řešení pikosatelitu PilsenCube:
Zleva po řádcích - mechanický blok pro uchycení akumulátorů (světle modrá) a superkapacitorů (tmavě modrá), výkresová dokumentace pružiny pro rozevření výklopných solárních stěn, výkresová dokumentace jedné ze stěn pikosatelitu, výkresová dokumentace závěsu výklopných solárních stěn, pikosatelit PilsenCube po rozevření solárních stěn, naznačené spojení mechanických dílů pikosatelitu PilsenCube, vnitřní uspořádání elektronických subsystémů pikosatelitu včetně bloku akumulátorů / superkapacitorů a tří magnetických stabilizačních cívek, pikosatelit PilsenCube před rozevřením výklopných solárních panelů.
Elektricky vodivé spojení celé konstrukce zlepšuje schonost tlumení nežádoucího roztáčení pikosatelitu pomocí indukovaných proudů z magnetického pole Země. Tepelně vodivé spojení celé konstrukce zlepšuje odvod tepla ze Sluncem (či výkonovými elektronickými součástkami) zahřívaných částí pikosatelitu do částí chladných a snižuje se tak rozpětí teplot, kterým bude celá konstukce opakovaně vystavována. To je velmi důležité pro snížení problémů s různou teplotní roztažností materiálů během změn teplot při letu ve stínu Země a na sluneční straně Země.
Mechanická konstrukce pikosatelitu PilsenCube byla navrhována studentem doktorského studijního programu na Fakultě strojní Západočeské univerzity v Plzni. Výzkum a vývoj technologie spolehlivých pikosatelitů byl v letech 2009 až 2011 podporován Grantovou agenturou České republiky v rámci projektu "Energeticky úsporná platforma pro experimentální výzkum na bázi pikosatelitů" pod registračním číslem 102/09/0455. Projekt má vlastní webové stránky: www.pilsencube.zcu.cz
Galerie obrázků celého projektu pikosatelitu PilsenCube:
