Tether de Vuelo Robusto para Demostraciones en Órbita de Propulsión por Arrastre de Coulomb
Autores: Toivanen, Petri; Janhunen, Pekka; Kivekäs, Jarmo; Mäkelä, Meri
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Tether de Vuelo Robusto para Demostraciones en Órbita de Propulsión por Arrastre de Coulomb
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Producción
Cables múltiples
Aplicaciones de arrastre de Coulomb
Unión por torsión de cables
Desafío tecnológico
Máquina de cables
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
Se desarrolló un nuevo método para producir ataduras multi-hilo robustas para aplicaciones de arrastre Coulomb. La estructura multi-hilo requerida para redundancia contra el flujo de micrometeoritos del entorno espacial se realiza a través del método de unión por torsión de hilos, tradicionalmente utilizado para el alambre de gallinero. En el caso de la atadura de arrastre Coulomb, el diámetro de los hilos individuales es de 50 m, lo que introduce el principal desafío tecnológico. Para fabricar la atadura, se diseñó y construyó una máquina de ataduras manual. Se produjeron dos ataduras multi-hilo para aplicaciones de arrastre Coulomb para dos demostraciones en órbita de las misiones CubeSat FORESAIL-1 y ESTCube-2. Las ataduras de vuelo tenían ambas 60 m de largo al ser producidas, demostrando claramente más allá del nivel de prueba de concepto la aplicabilidad tanto del método como de la máquina de ataduras manual. En total, se produjeron 6480 uniones por torsión sin un solo hilo cortado. En este documento, se enumeran y justifican los requisitos para la atadura. Se revisa el método de producción y se evalúa la atadura de 4 hilos en función de los requisitos. Finalmente, se describen los procedimientos de prueba de la atadura y, sobre la base de los resultados, se concluye que la atadura puede tolerar una tensión de 14 g sin que las uniones por torsión se deslicen o la estructura de la atadura colapse colectivamente. Además, la atadura puede desenrollarse del carrete de producción al carrete de vuelo, lo que simplifica la integración final del sistema de enrollado de la atadura con el dispositivo de propulsión de arrastre Coulomb.
Descripción
Se desarrolló un nuevo método para producir ataduras multi-hilo robustas para aplicaciones de arrastre Coulomb. La estructura multi-hilo requerida para redundancia contra el flujo de micrometeoritos del entorno espacial se realiza a través del método de unión por torsión de hilos, tradicionalmente utilizado para el alambre de gallinero. En el caso de la atadura de arrastre Coulomb, el diámetro de los hilos individuales es de 50 m, lo que introduce el principal desafío tecnológico. Para fabricar la atadura, se diseñó y construyó una máquina de ataduras manual. Se produjeron dos ataduras multi-hilo para aplicaciones de arrastre Coulomb para dos demostraciones en órbita de las misiones CubeSat FORESAIL-1 y ESTCube-2. Las ataduras de vuelo tenían ambas 60 m de largo al ser producidas, demostrando claramente más allá del nivel de prueba de concepto la aplicabilidad tanto del método como de la máquina de ataduras manual. En total, se produjeron 6480 uniones por torsión sin un solo hilo cortado. En este documento, se enumeran y justifican los requisitos para la atadura. Se revisa el método de producción y se evalúa la atadura de 4 hilos en función de los requisitos. Finalmente, se describen los procedimientos de prueba de la atadura y, sobre la base de los resultados, se concluye que la atadura puede tolerar una tensión de 14 g sin que las uniones por torsión se deslicen o la estructura de la atadura colapse colectivamente. Además, la atadura puede desenrollarse del carrete de producción al carrete de vuelo, lo que simplifica la integración final del sistema de enrollado de la atadura con el dispositivo de propulsión de arrastre Coulomb.