Space payload testing

Large payloads which are designated for operation in space – such as satellites and telescopes for example – have to undergo extensive tests before launch: both vibration testing (environmental and force limited) and cryogenic testing procedures require application-specific force sensors and accelerometers which are up to the test.

기계적 특성 분석을 위한 열 진공 챔버 테스트

Testing in the vacuum chamber requires accelerometers and force sensors with ultra-low temperature capabilities.

망원경 성능은 나노미터 범위의 안정성에 달려 있으므로, 완전히 계장화된(instrumented) 백플레인(backplane)의 안정성이 중요합니다. 백플레인은 –250°C(–420°F) 미만의 온도에서 고유한 열 안정성을 보장하도록 극저온 상태의 테스트에 적합한 열 진공 챔버에서 테스트되어야 합니다. 진공 챔버에서 테스트하려면 초저온 기능을 갖춘 가속도계와 포스 센서가 필요합니다.

백플레인은 주경(primary mirror)은 물론 다른 망원 광학 및 과학 장비의 전체 모듈을 지지합니다. 테스트를 통해 시스템을 수정하여 백플레인을, 최종적으로 망원경을 챔버에서 분리할 수 있습니다. 일부 테스트 환경에는 새로운 층형 헬륨 및 질소 냉각 시스템이 포함됩니다.이를 통해 백플레인은 우주에서의 작동 온도를 시뮬레이션하는 저온에 도달할 수 있습니다. 테스트 환경을 통해 극저온 광학 정렬 및 “위상 조정(phasing)”이라고 알려진 프로세스에서 여러 주경(primary mirror) 세그먼트를 테스트를 할 수 있습니다. 이러한 종류의 테스트에는 초저온 기능을 갖춘 가속도계와 포스 센서가 필요합니다.

경량 3축 가속도계

우주선 구조는 얇은 경량 소재로 설계되는 경우가 많으므로 경량 가속도계가 필요합니다. 위성 발사 시 센서와 케이블이 유지되는 경우도 있으므로 질량 하중이 더욱 중요합니다.

낮은 가스 방출

높은 진공 수준의 우주 환경에 노출되면 갇힌 가스를 방출하는 물질 탈기체가 발생합니다. 이는 카메라 렌즈와 같은 표면에 응축되어 제공 용도대로 장치를 작동하지 않게 할 수 있습니다. Kistler의 밀폐형 씰 센서 및 저탈기 케이블류 솔루션은 열 진공 챔버 용도로 승인되거나 발사를 위해 위성에 남겨질 수도 있습니다.

저잡음

우주 탑재 장비는 미세 진동으로 광범위한 환경 테스트를 거쳐야 합니다. 미세 진동은 불규칙 진동 테스트 시 발생하는 매우 낮은 레벨에서 보다 높은 g 레벨에 이르는 센서 임계값 범위를 요구합니다. Kistler의 저잡음 솔루션을 통해 전체 범위에 동일한 센서를 사용할 수 있습니다.

우주 탑재 장비 환경 진동 테스트 및 FLVT(force limited vibration testing)

Space payload environmental vibration testing and force limited vibration testing (FLVT)

관련 비용이 막대하기 때문에 우주 탑재 장비는 세계에서 가장 철저한 테스트를 거칩니다. 위성의 진동 검증 테스트는 한 가지 예일뿐입니다. 광범위한 탑재 장비 테스트는 구조 최적화를 위해 제품 개발 시 실시되며, 또한 발사, 배치 및 장기 운영 시 생존성을 보장하기 위해 제조 단계에서도 실시합니다. 로켓 발사 시 탑재 장비가 견뎌야 하는 환경 조건을 시뮬레이션하기 위해 전기 역학식 셰이커(shaker)가 실제 동적 하중 테스트에 사용됩니다.

강제 제한 진동 테스트(FLVT)는 막대한 비용이 드는 위성을 손상시킬 수 있는 과잉 테스트를 방지할 수 있습니다. 탑재 장비와 슬립 테이블 사이의 반동력을 측정하고 제한함으로써 가속도는 탑재 장비 공진으로 표시됩니다. 실제 비행에서는 구조적 마운트와 탑재 장비의 기계적 임피던스가 비슷하므로 탑재 장비 공진 주파수로 입력 가속도가 제한됩니다. 셰이커 테스트보다 우주 탑재 장비 인터페이스 포스는 탑재 장비 공진에서 더 높습니다. 이는 셰이커의 기계적 임피던스가 매우 높고 엔벨로프 인터페이스 가속에 의해 제어되기 때문입니다.

높은 정밀도

Kistler의 가속도계는 미세 진동 크기 순으로 암진동(background vibration)을 감지합니다.

극저온 기능

Kistler의 전하 출력 센서 또는 전압 모드 IEPE 타입 극저온 가속도계는 일반적인 -54°C(-65°F)에서 -196°C(-320°F)까지 뛰어난 온도대를 갖추고 있어 열 진공 챔버의 액체 헬륨 온도를 안전하게 견뎌낼 수 있습니다.

낮은 가스 방출

높은 진공 수준의 우주 환경에 노출되면 갇힌 가스를 방출하는 물질 탈기체가 발생합니다. 이는 카메라 렌즈와 같은 표면에 응축되어 제공 용도대로 장치를 작동하지 않게 할 수 있습니다. Kistler의 밀폐형 센서 및 저 탈기체(low-outgassing) 케이블은 모든 요구 사항을 이상적으로 충족하도록 설계되었습니다.