Sistemi di collaudo dei carichi utili spaziali

Test su payload nel settore spaziale

I payload di grandi dimensioni, progettati per l’uso nello spazio, come i satelliti e i telescopi, devono essere sottoposti ad approfonditi test prima del lancio: sia i test di vibrazioni (ambientali e con limitazione di forza), che i test criogenici necessitano di sensori di forza e accelerometri specifici per le singole applicazioni conformi ai requisiti di prova.

Test in camera del vuoto per le caratterizzazioni meccaniche

I test nella camera a vuoto richiedono accelerometri e sensori di forza con capacità di temperatura ultrabassa.

Poiché i telescopi ad alte prestazioni necessitano di una stabilità nell’ordine dei nanometri, la stabilità dell’intera struttura portante (backplane) riveste un ruolo decisivo. Questi devono essere testati in camere del vuoto adatte per le prove in condizioni criogeniche e progettate per garantire una stabilità termica unica a temperature inferiori a -250°C. I test nelle camere del vuoto richiedono accelerometri e sensori di forza capaci di funzionare a temperature ultra basse.

I backplane sorreggono lo specchio primario, oltre ad altre ottiche e all’intero complesso della strumentazione scientifica. I test possono modificare il sistema, di conseguenza i backplane e quindi i telescopi vengono isolati nella camera. Alcuni ambienti di test prevedono un nuovo sistema di raffreddamento con elio e azoto con speciale rivestimento che simula le basse temperature di esercizio a cui sono esposti i backplane nello spazio. Questi consentono l’allineamento e la verifica ottica criogenica di più segmenti dello specchio primario in un processo noto come “phasing”. I test di questo tipo richiedono accelerometri e sensori di forza in grado di funzionare a temperature ultra basse.

Accelerometri triassiali a massa ridotta

Le strutture dei veicoli spaziali sono spesso realizzate in materiali sottili e leggeri, pertanto richiedono accelerometri leggeri, di peso inferiore a 1 grammo.

Cavi a basse emissioni

I sensori con tenuta ermetica e i cavi a basse emissioni di Kistler sono talvolta ammessi nelle camere del vuoto o possono persino essere lasciati sul satellite durante il lancio.

Soluzioni a basso rumore per i test ambientali con microvibrazioni

I sensori hanno soglie variabili che vanno da valori molto bassi (100 μg) fino ad alti valori g. Con le soluzioni a basso rumore di Kistler, è possibile utilizzare un solo sensore per l’intera gamma.

Test ambientali di vibrazione e test a forza limitata (FLVT) dei payload spaziali

Test di vibrazione ambientale del carico utile spaziale e test di vibrazione a forza limitata (FLVT)

I payload spaziali devono superare alcuni tra i test più impegnativi al mondo, come ad esempio i test di qualifica a vibrazioni per i satelliti. Ogni payload viene sottoposto ad approfonditi test in fase di sviluppo, per ottimizzarne la struttura, oltre che in fase di produzione, per garantirne la sopravvivenza durante il lancio, l’utilizzo e il funzionamento a lungo termine. Per simulare le condizioni ambientali a cui un payload deve resistere durante il lancio del razzo, vengono utilizzati shaker elettrodinamici per eseguire test realistici di carichi dinamici.

I test di vibrazione con forza limitata prevengono i sovraccarichi che potrebbero danneggiare i costosi satelliti. Misurando e limitando le forze di reazione tra il payload e la slip table, l’accelerazione viene ridotta alle frequenze risonanti del carico utile. Nel volo reale, l’accelerazione viene ridotta alle risonanti del payload, dal momento che la struttura portante ed il payload hanno un’impedenza meccanica simile. Nei test con shaker, le forze di interfaccia del payload sono maggiori delle frequenze risonanti, poiché lo shaker ha un’impedenza meccanica molto elevata ed è controllato dall’accelerazione di inviluppo dell’interfaccia.

Risoluzione elevata

Gli accelerometri Kistler rilevano vibrazioni di fondo nell’ordine delle microvibrazioni.

Possibilità di test criogenici

I sensori di uscita di carica o gli accelerometri IEPE con modalità di tensione sono compatibili con un ampio intervallo di temperature di esercizio da -54°C a -196°C.

Sensori e cavi a basse emissioni

L’esposizione all’elevato livello di vuoto dell’ambiente spaziale provoca la fuoriuscita dei gas intrappolati nei materiali. I sensori con tenuta ermetica e i cavi a basse emissioni di Kistler sono progettati per soddisfare alla perfezione qualsiasi esigenza.

Deviazione di sensibilità inferiore all’1%

I nostri accelerometri IEPE con tecnologia PiezoStar (modalità tensione) sono i sensori ideali per i test di precisione delle vibrazioni, grazie all’elevata stabilità alle temperature.