Una Antena Espiral Cónica Desplegable para Pequeñas Naves Espaciales: Diseño Mecánico y Prueba
Autores: Williams, Lewis R.; Hjermann, Natanael; Sagsveen, Bendik; Romeijer, Arthur; Hoel, Karina Vieira; Bråten, Lars Erling
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Una Antena Espiral Cónica Desplegable para Pequeñas Naves Espaciales: Diseño Mecánico y Prueba
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Diseño
Fabricación
Antena
Nave espacial
Térmico
Vibración
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
Presentamos el diseño y la fabricación de una antena de resorte en espiral cónica desplegable para pequeñas naves espaciales, junto con una campaña de pruebas para evaluar su idoneidad para aplicaciones espaciales. El resorte cónico tenía una altura de 45.7 cm, con diámetros de base y ápice de 18.9 y 2.8 cm, respectivamente. El resorte tenía una masa de 0.138 kg y estaba construido a partir de una matriz de epoxi infundida con fibra de carbono con un cable coaxial incorporado. Realizamos un análisis mecánico dinámico y térmico para determinar el coeficiente de expansión térmica y la temperatura de transición vítrea. Las 10 compresiones iniciales del resorte acortaron la altura total de la estructura, pero el cambio tuvo un efecto negligible en el rendimiento de radiofrecuencia (RF) de la antena. El ciclo térmico entre -70 grados C y 80 grados C no causó ningún daño o deformación en la estructura del resorte. Se realizaron pruebas de desgasificación en una cámara de vacío térmico, y la pérdida total de masa fue del 0.03%. Realizamos pruebas de vibración representativas para un vehículo de lanzamiento típico, y todas las frecuencias naturales se mantuvieron estables por encima de 250 Hz, mientras la antena estaba guardada, cumpliendo con los requisitos del vehículo de lanzamiento. Las verificaciones funcionales posteriores a la prueba confirmaron que no hubo cambios en la funcionalidad de la antena. Los resultados de las pruebas ambientales brindan confianza en que la antena es adecuada para aplicaciones en naves espaciales.
Descripción
Presentamos el diseño y la fabricación de una antena de resorte en espiral cónica desplegable para pequeñas naves espaciales, junto con una campaña de pruebas para evaluar su idoneidad para aplicaciones espaciales. El resorte cónico tenía una altura de 45.7 cm, con diámetros de base y ápice de 18.9 y 2.8 cm, respectivamente. El resorte tenía una masa de 0.138 kg y estaba construido a partir de una matriz de epoxi infundida con fibra de carbono con un cable coaxial incorporado. Realizamos un análisis mecánico dinámico y térmico para determinar el coeficiente de expansión térmica y la temperatura de transición vítrea. Las 10 compresiones iniciales del resorte acortaron la altura total de la estructura, pero el cambio tuvo un efecto negligible en el rendimiento de radiofrecuencia (RF) de la antena. El ciclo térmico entre -70 grados C y 80 grados C no causó ningún daño o deformación en la estructura del resorte. Se realizaron pruebas de desgasificación en una cámara de vacío térmico, y la pérdida total de masa fue del 0.03%. Realizamos pruebas de vibración representativas para un vehículo de lanzamiento típico, y todas las frecuencias naturales se mantuvieron estables por encima de 250 Hz, mientras la antena estaba guardada, cumpliendo con los requisitos del vehículo de lanzamiento. Las verificaciones funcionales posteriores a la prueba confirmaron que no hubo cambios en la funcionalidad de la antena. Los resultados de las pruebas ambientales brindan confianza en que la antena es adecuada para aplicaciones en naves espaciales.