Các sứ mệnh không gian đòi hỏi mức độ tin cậy cao nhất do môi trường không gian thù địch và khả năng không thể sửa chữa sau khi một tàu vũ trụ được phóng. Dây dẫn là các thành phần quan trọng kết nối các hệ thống với nhau, và việc thiết kế và sản xuất của chúng phải đảm bảo hoạt động không lỗi trong suốt thời gian nhiệm vụ. Để đạt được điều này, Tổ chức Hợp tác Châu Âu về Tiêu chuẩn Hóa Không gian (ECSS) và NASA đã đặt ra các tiêu chuẩn nghiêm ngặt hướng dẫn thiết kế, lắp ráp và kiểm soát chất lượng của dây dẫn. Hai tiêu chuẩn quan trọng trong lĩnh vực này là ECSS-Q-ST-70-61C và NASA-STD-8739.4A. Những tiêu chuẩn này cung cấp hướng dẫn chi tiết để đảm bảo dây dẫn đáng tin cậy cao cho các ứng dụng không gian.
Bài viết này cung cấp cái nhìn tổng quan về các nguyên tắc và yêu cầu chính được trình bày trong các tiêu chuẩn này, với trọng tâm vào thiết kế, lựa chọn vật liệu, và đảm bảo chất lượng cho dây dẫn được sử dụng trong các ứng dụng không gian. Ví dụ, một số thiết kế dây dẫn cơ bản sử dụng cáp đồng trục sẽ được sử dụng.
Mục tiêu chính trong ví dụ này là kết nối hai tín hiệu từ hai PCB khác nhau đến các cọc vít M1.5. Để mục đích này, hai cáp đồng trục sẽ được sử dụng với các lug hàn. Vỏ bọc của cả hai cáp kết nối với một lug bổ sung nữa.
Mặt phải sẽ được hàn trực tiếp vào PCB như hình 2 cho thấy:
Cả hai tiêu chuẩn đều nhấn mạnh tầm quan trọng của việc sử dụng các vật liệu có khả năng chịu đựng được điều kiện khắc nghiệt của không gian, bao gồm bức xạ, nhiệt độ cực đoan, chân không và các áp lực cơ học như rung động. Việc lựa chọn dẫn điện, cách điện, vật liệu chắn và kết nối phải đáp ứng các tiêu chí nghiêm ngặt để ngăn chặn sự suy giảm theo thời gian:
ECSS-Q-ST-70-61C và NASA-STD-8739.4A đều nhấn mạnh việc sử dụng các vật liệu đã được kiểm định, đã trải qua các bài kiểm tra cụ thể cho không gian để đảm bảo hiệu suất của chúng trong môi trường hoạt động.
Với những yêu cầu này trong tâm trí, sẽ sử dụng cáp đồng trục Habia RG-178BU với cách điện PTFE và dây đơn AXON ZLA 2419 (dùng cho mặt đất) với vật liệu cách điện ETFE.
Việc thiết kế và bố trí dây là rất quan trọng để giảm tiếng ồn điện, căng thẳng cơ học, và khả năng hỏng dây. Các nguyên tắc chính bao gồm:
Quy trình lắp ráp là một bước quan trọng để đảm bảo độ tin cậy của dây. Cả ECSS-Q-ST-70-61C và NASA-STD-8739.4A đều cung cấp hướng dẫn toàn diện về các phương pháp lắp ráp, bao gồm:
Đối với quá trình lắp ráp, bạn có thể chuẩn bị các biểu đồ chi tiết càng nhiều càng tốt theo nhu cầu của kỹ thuật viên.
Ô nhiễm là một mối quan tâm quan trọng đối với các hệ thống vũ trụ, vì các hạt hoặc chất cặn trên dây dẫn có thể làm giảm hiệu suất điện hoặc can thiệp vào thiết bị nhạy cảm. Cả hai tiêu chuẩn đều nhấn mạnh vào việc thực hành kiểm soát ô nhiễm nghiêm ngặt:
Để đảm bảo rằng dây điện đáp ứng các yêu cầu về độ tin cậy, việc kiểm tra toàn diện là cần thiết ở mọi giai đoạn sản xuất, từ việc lựa chọn vật liệu đến lắp ráp cuối cùng. Các phương pháp kiểm tra chính bao gồm:
Cả ECSS-Q-ST-70-61C và NASA-STD-8739.4A đều nhấn mạnh tầm quan trọng của việc đảm bảo chất lượng và tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn về tính nghệ thuật để đảm bảo độ tin cậy của các dây nịt. Mỗi bước của quá trình thiết kế, lắp ráp, và kiểm tra phải được ghi chép cẩn thận, và nhân viên phải được đào tạo và chứng nhận để thực hiện các nhiệm vụ của họ:
Thiết kế dây dẫn đáng tin cậy cao là một nền tảng quan trọng để đảm bảo thành công của các sứ mệnh khám phá không gian. Bằng cách tuân thủ các tiêu chuẩn như ECSS-Q-ST-70-61C và NASA-STD-8739.4A, các kỹ sư có thể thiết kế và lắp ráp các dây dẫn chịu được điều kiện khắc nghiệt của không gian đồng thời cung cấp hiệu suất điện tin cậy trong suốt vòng đời của sứ mệnh. Những tiêu chuẩn này hướng dẫn mọi khía cạnh của thiết kế dây dẫn, từ việc lựa chọn vật liệu và kỹ thuật lắp ráp đến việc kiểm tra nghiêm ngặt và kiểm soát ô nhiễm, đảm bảo rằng các hệ thống không gian vẫn hoạt động trong môi trường đòi hỏi khắt khe nhất.
Khi các sứ mệnh không gian trở nên phức tạp và tham vọng hơn, vai trò của các dây dẫn được thiết kế tốt, đáng tin cậy trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Hiểu và áp dụng các phương pháp tốt nhất được trình bày trong những tiêu chuẩn này là các bước quan trọng trong việc xây dựng các hệ thống không gian hoạt động không lỗi trong các sứ mệnh kéo dài.