세계 최초의 목조 위성 어셈블리 출시-합판이 우주에서 살아남을 수 있을까요?

세계 최초의 목조 위성이 핀란드의 WISA Woodsat 형태로 진행 ​​중입니다. ESA 재료 전문가는 일련의 실험 센서를 임무에 기여하고 비행 전 테스트를 지원합니다.

WISA Woodsat은 10x10x10cm ‘CubeSat’로 표준 상자로 만든 나노 위성 유형이지만 합판으로 만든 표면 패널이 있습니다. Woodsat의 유일한 목재가 아닌 외부는 공간 배치에 사용되는 알루미늄 앵글 바와 금속 셀카 봉입니다.

이 임무는 핀란드 작가이자 방송인 Jari Makinen이 시작했습니다. 그는 교육, 훈련 및 취미 목적으로 궤도에 바로 진입 할 수있는 CubeSats의 모든 기능을 제공하는 복제품을 판매하는 Arctic Astronautics라는 회사를 공동 설립했습니다. “나는 항상 많은 나무 부품을 포함하는 모형 비행기를 만드는 것을 즐겼습니다. 우주 교육에서 일하면서 저는 궁금해했습니다. 왜 우리는 나무를 우주에서 옮기지 않습니까?”

WISA 및 Woodsat. 크레딧 : Arctic Astronautics

“그래서 처음에는 나무 위성을 날씨 풍선을 타고 성층권으로 날아가는 아이디어가 떠 올랐습니다. 그것은 2017 년에 KitSat의 나무 사본과 함께 일어났습니다. 결국 우리는 그것을 업그레이드하기로 결정하고 실제로 궤도에 진입했습니다. . 거기서부터 프로젝트는 두 배로 늘어났습니다. 우리는 상업적 지원을 찾았고 뉴질랜드의 Rocket Lab에서 전자 발사기에 착석했습니다.”

Woodsat 내부 흡입 용 ESA 센서

ESA의 재료 물리학 및 화학 부서 책임자 인 Riccardo Rambini는 다음과 같이 말합니다. “긴 일정이 촉박했지만 비행 적합성 평가에 도움을주는 대가로 Woodsat의 탑재 하중에 기여할 수있는 기회를 환영했습니다.

“우리가 발사하는 첫 번째 구성 요소는 압력 센서입니다.이 센서를 사용하면 발사 후 궤도에 도달 한 후 몇 시간과 며칠 내에 선박에있는 캐비티의 국부적 인 압력을 확인할 수 있습니다. 이것은 고전력 시스템의 작동에 중요한 요소입니다. 캐비티에 소량의 입자가 있으면 해를 입힐 수 있기 때문입니다.

WISA Woodsat 디자인 공개. 크레딧 : Arctic Astronautics

“이 센서는 덴마크의 Sens4에 의해 설계되었으며, 제한된 온보드 크기와 전력 제한에 맞게 표준 설계를 폐기하는 환상적인 작업을 수행했습니다.”

ESA 재료 엔지니어 인 Bruno Brass는 다음과 같이 덧붙입니다. “여기서 좋은 점은 테스트 환경의 궤도와 지상 모두에서 모든 종류의 추가 용도를 찾을 수있는 저가형 장치를 개발하게 된 것입니다.”

그 옆에는 불이 들어올 때를 감지하는 포토 레지스터가있는 직접 LED 램프가 있습니다. 그러나 LED의 전력은 폴리 에테르 에테르 케톤 또는 줄여서 PEEK라고하는 3D 프린팅 된 전기 전도성 플라스틱을 통해 제공되어 향후 우주 임무의 몸체 내부에서 직접 인쇄 또는 데이터 링크의 가능성에 대한 문을 열 것입니다.

유럽 ​​우주국의 기술적 핵심 : 네덜란드 노르 드 비크에있는 유럽 우주 연구 및 기술 센터 ESTEC. 크레딧 : ESA-G. 문지기

ESA 재료 엔지니어 인 Orcun Ergincan은 다음과 같이 설명합니다.“다른 요소는 오염에 대한 고감도 모니터링 도구 역할을하는 수정 결정 마이크로 저울로, 온보드 전자 장치와 목재 표면 자체에서 나오는 희미한 나노 스케일 침전물을 측정합니다. 이탈리아의 OpenQCM 인이 회사는 센서가 내장 된 세 명의 데모를 호스팅하는 포괄적 인 인쇄 회로 기판 제품군도 구축하고 있습니다.

Woodsat. 합판

Woodsat의 후원사는 핀란드의 UPM 합판으로, 세계에서 가장 큰 합판 제조업체 중 하나입니다.

“합판의 기본 재료는 자작 나무이며 우리는 기본적으로 철물점에서 사용하거나 가구를 만드는 데 사용하는 것과 동일한 것을 사용합니다.”라고 Woodsat의 수석 엔지니어이자 우주 항공 공동 설립자 인 Samuli Neiman은 설명합니다.

ESA 전기 재료 및 부품 연구소는 20 개 이상의 맞춤형 파일럿 시설과 전체적으로 수백 개의 도구로 구성되어 ESA 임무 및 실외 프로젝트를위한 전기 부품, 재료 및 프로세스를 최적으로 선택할 수 있도록합니다. 그리고 미래의 임무에서 유사한 문제가 발생하지 않도록 실패를 조사합니다. 크레딧 : ESA

“주요 차이점은 일반 합판은 항공 우주 용도로 사용하기에는 너무 축축하기 때문에 목재를 진공 열 챔버에 넣어 건조시킵니다. 그런 다음 원자 층을 증착하여 알루미늄 산화물의 매우 얇은 층을 추가합니다. 일반적으로 캡슐화에 사용됩니다. 이것은 항공 우주 영역에서 “탈 기체”로 알려진 바람직한 목재 이외의 연기를 감소시키는 동시에 원자 산소의 부식 효과로부터 보호해야합니다. 또한 목재의 일부 부분에서 다른 바니시를 테스트 할 것입니다. “

이 고도로 반응성이 높은 산소 변종은 대기의 가장자리에서 발견되었습니다. 이는 태양의 강한 자외선에 의해 표준 산소 분자가 분해 된 결과이며, 초기 우주 왕복선 비행에서 열 담요를 먹었을 때 처음 발견되었습니다.

Woodsat에서 ESA Materials 엔지니어는 압력 센서에 착수하여 동일한 인쇄 회로 기판에서 전기 전도성 플라스틱 및 수정 결정의 정밀 밸런싱을 테스트하고 형상 기억 합금 테스트를 시작합니다. 크레딧 : ESA

비행 전 테스트는 태양 동기 극 궤도에서 500-600km의 고도를 공전하는 위성이 원자 산소에 노출 되어도 살아남 아야 함을 나타냅니다. 그러나 나무는 여과되지 않은 햇빛의 자외선으로 인해 어두워 질 것으로 예상됩니다.

비행기의 셀카 봉

Jari는 “우리는 기내에 한 쌍의 카메라를 가지고 있는데, 그 중 하나는 셀카 봉에 펼쳐져 합판을보고 사진을 찍어 어떻게 작동하는지 확인합니다.”라고 덧붙입니다. “우리는 색상 변화, 균열 등을보고 싶습니다.”

카메라 암의 설계 및 제조는 흥미로운 작업임이 입증되었습니다. 선체는 소형 발사 위성 내부에있을 수 있기 때문에 작아야하고 우주에서 가능한 한 멀리 늘어납니다.

ESA의 새로운 저궤도 시설 인 LEOX는 2017 년 4 월에 처음 출시되었습니다.이 새로운 시뮬레이터는 저궤도에서만 발생하는 “원자 산소”를 생성하기 위해 레이저를 발사하며 위성 표면에서 먹는 것으로 알려져 있습니다. LEOX는 궤도 속도 (7.8km / s)에 해당하는 에너지 수준에서 원자 산소를 생성하여 가능한 한 우주 환경을 시뮬레이션합니다. 또한 더 높은 흐름으로 테스트 할 수 있으므로 테스트 시간과 비용이 절약됩니다. 정제 된 분자 산소는 펄스 레이저 빔이 초점을 맞춘 진공 챔버에 주입됩니다. 레이저가 발사 될 때마다 보라색 플래시로 산소가 뜨거운 플라즈마로 변환되며,이 플라즈마는 원뿔형 노즐을 따라 빠르게 팽창합니다. 그런 다음 분리되어 원자 산소의 고 에너지 빔을 형성합니다. 새로운 시설은 우주 환경의 모든 측면을 시뮬레이션하는 데 전념하는 네덜란드의 유럽 우주국 기술 센터에있는 실험실 그룹 중 하나 인 전기 재료 및 부품 실험실에 있습니다. 신용 : ESA, CC BY-SA 3.0 IGO

Jari는 “이 디자인은 핀란드 엔지니어링 회사 인 Huld에 의해 3D 프린팅을 한계까지 밀어 붙였습니다.”라고 덧붙였습니다. “Huld에게 Woodsat 프로젝트는 이미 다른 우주 역학 프로젝트에서도 중요한 진입 점으로 입증되었습니다.”

유럽 ​​우주국이 기증 한 카메라와 센서 어레이 외에도 Woodsat는 아마추어 무선 페이로드를 탑재하여 취미로하는 사람들이 전 세계에 무선 신호와 이미지를 전달할 수 있도록합니다. 라디오 링크 “LoRa”의 다운 링크 데이터에는 10 유로 미만의 비용으로 “지상국”구입이 포함됩니다.

“결국, Woodsat은 전통적인 북유럽 디자인과 단순성 측면에서 단순히 아름다운 물체입니다. 궤도에서 그것을 보는 것은 매우 흥미로울 것입니다.”라고 Gary는 계속합니다. “우리는 사람들이 인공위성과 우주 분야에 대한 관심을 이미 우리의 모든 삶에 영향을 미치고 앞으로 만 커질 것 같은 것으로 높이는 데 도움이되기를 바랍니다.”

Woodsat은 올해 말 이전에 출시 될 예정입니다.