AMS-02 Elektronski termični vakuum in preizkus toplotnega ravnovesja

AMS-02 (alfa magnetni spektrometer) je vesoljski instrument, zasnovan za merjenje nabitih spektrov kozmičnih žarkov in visokoenergijskih fotonov na Mednarodni vesoljski postaji vsaj 10 let. Ta naprava uporablja vesoljsko okolje za iskanje obstoja kozmične antimaterije in izvora temne snovi ter za preučevanje vesolja in njegovega nastanka, hkrati pa izvaja natančne meritve sestave in pretoka kozmičnih žarkov.

Vse komponente naprave AMS-02 so zasnovane tako, da prenesejo mehanske obremenitve v fazi izstrelitve in delujejo v vakuumu v širokem temperaturnem območju. V tem pogledu je ta naprava precej zapletena in večina njenih podkomponent je prestala stroge preskuse vesoljske kvalifikacije. Kljub temu je testiranje toplotnega vakuuma in toplotnega ravnovesja na popolnoma sestavljenem sistemu pomemben postopek za preverjanje delovanja naprave pred lansiranjem.

Preizkušanje toplotnega vakuuma in toplotnega ravnotežja se vidi kot priložnost za testiranje ustreznega okolja in integriranih podsistemov toplotnega nadzornega sistema, ki jih ni bilo mogoče preizkusiti v prejšnji fazi integracije.

Da bi raziskali toplotno obnašanje elektronskih enot instrumenta Alpha Magnetic Spectrometer 02 (AMS-02) v simuliranem okolju termičnega vakuumskega polja, je bil integrirani model AMS-02 programiran z uporabo skupnega parametra za AMS-02 in odeje velik vesoljski simulator. Za izračun sevalnega toplotnega toka med napravo AMS-02 in plaščem velikega vesoljskega simulatorja je bil uporabljen algoritem Monte Carlo. Učinkovitost prenosa toplote toplotnih cevi, nameščenih na glavne radiatorje naprave AMS-02, je bila v celoti raziskana na različnih ravneh gravitacije z uporabo integriranega modela. Največja temperaturna razlika elektronike, nameščene v napravi AMS-02, je minus 0 stopinj za toplotne cevi, ki delujejo v gravitacijskih okoljih 1g in 31,1g. Na podlagi teh izračunov je bilo določeno, da se preskusna usmeritev izvaja v vodoravni smeri, da se ohrani normalno delovanje elektronskih enot pri preskusu termičnega vakuuma AMS-02 in toplotnega ravnotežja.

Sateliti so ves čas delovanja v vesolju izpostavljeni visokemu vakuumu in različnim toplotnim pogojem. Visoki vakuum se simulira z uporabo različnih črpalnih sistemov v termo vakuumskih komorah naprednih laboratorijev, visoke in nizke temperature pa se proizvajajo s pomočjo termičnih sten teh komor ter dušika ali helija kot medija za prenos toplote. Glavni testi, opravljeni v teh laboratorijih, vključujejo:

• Toplotni vakuumski preizkusi: Toplotni funkcionalni preizkusi tako celotnih sistemov kot posameznih podsistemov termičnega nadzora se izvajajo v pogojih visokega vakuuma pri različnih temperaturah.
• Preskusi toplotnega ravnotežja: Preizkusi toplotnega ravnovesja v vakuumu pri različnih temperaturnih nivojih omogočajo preverjanje izračunov toplotnega modela.
• Termični vakuumski ciklični preskusi: vzorec je izpostavljen določeni najnižji in najvišji temperaturi ter določenemu številu temperaturnih ciklov z vnaprej določenimi zadrževalnimi časi in temperaturnimi povečanji.
• Preizkusi pečenja: Vzorec je določen čas izpostavljen visokim temperaturam v vakuumu, kar omogoča odstranitev produktov, ki izločajo pline, kot je silikon v strukturah ali lepilih.
• Preskusi pri zelo nizkih temperaturah pri kriogenih temperaturah: Temperature toplotnih sten v preskusnih komorah se običajno upravljajo s tekočim ali plinastim dušikom, kar zagotavlja minimalno temperaturo pribl. 90 Kelvinov je več kot dovolj za večino testnih akcij. V posebnih primerih, kot je testiranje hlajenih optičnih naprav, so potrebne nižje temperature. V teh primerih se uporablja preskusna komora, opremljena s sistemom za hlajenje s helijem. Tukaj je mogoče ustvariti temperature do 10 Kelvinov, torej razmere blizu absolutne ničle.

Med številnimi študijami testiranja, meritev, analiz in ocenjevanja, ki jih izvaja za podjetja v različnih sektorjih, naša organizacija nudi tudi storitve testiranja v skladu s standardom "AMS-02 elektronski termični vakuum in test toplotnega ravnotežja", z usposobljenim in strokovnim osebjem ter napredno tehnološko opremo.