• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Testtid för MetOp Second Generation

    MetOp Second Generations strukturella och termiska modell under testning på ESA:s ESTEC Test Center i Nederländerna under sommaren 2019. Kredit:ESA-SJM Photography

    MetOp Second Generation (MetOp-SG) är ett uppföljningssystem till de framgångsrika MetOp-satelliterna, varav den sista lanserades i sin 800 km polära omloppsbana 2018.

    MetOp-SG är Europas komponent i Joint Polar System, som är ett samarbete med USA. Eumetsat, Europeiska organisationen för exploatering av meteorologiska satelliter, driver MetOp-satelliterna och ansvarar för att utveckla marksegmentet av systemet och leverera meteorologiska data till den världsomspännande användargemenskapen. ESA ansvarar för att designa och tillverka rymdsegmentet av systemet – satelliterna själva.

    För denna kampanj var testobjektet inte flyghårdvara utan en prototypversion speciellt byggd för initial testning, känd som den strukturella och termiska modellen (STM).

    Denna första MetOp-SG-satellit, står 6,5 m hög och väger 4,4 ton inklusive drivmedel, skakades, chockad och placerad i långvarigt vakuum under simulerat solljus för att demonstrera designens kvalifikationer för uppskjutning och beredskap för rymden.

    MetOp Second Generation-uppdraget består faktiskt av två olika satelliter var och en med olika serier av instrument ombord.

    För testning av MetOp Second Generation en specialbyggd prototypversion, känd som den "strukturella och termiska modellen" (STM). Denna MetOp-SG STM, står 6,5 m hög och väger 4,4 ton inklusive drivmedel, skakades, chockad och placerad i långvarigt vakuum under simulerat solljus för att demonstrera designens kvalifikationer för uppskjutning och beredskap för rymden. Kredit:ESA-SJM Photography

    "Vår STM är faktiskt en hybrid av dessa två satellitdesigner, " förklarar Nick Goody, uppdragets framdrivnings- och monteringsintegrerings- och testingenjör.

    "De två satelliterna har en gemensam plattform, medan STM är utrustad med nadir-pekinstrument från satellit-A plus nyttolastenheter från satellit-B, inklusive förstärkare och strömförsörjning. Denna hybridkonfiguration resulterar i maximal massa och effektförlust för STM-testningen, avsedd för mekanisk och termisk kvalifikation. De kvalifikationsmål som inte täcks av STM kommer att behandlas av SAT-A- och SAT-B-protoflygmodellerna."

    Testkampanjen började vid Airbus Defence and Spaces anläggning i Toulouse i december 2018, där dummy-enheter, termisk hårdvara och elektrisk sele integrerades, tillsammans med framdrivningsmodulen som levereras av Airbus anläggning i Stevenage, STORBRITANNIEN. Detta följdes av integrering av testmodeller av instrumenten och fullbordandet av dess sele – labyrinten av kablar som kopplar ihop allt – och dess flerskiktsisolering.

    "En mikrovibrationstestkampanj genomfördes för att karakterisera överföringsfunktionerna mellan instrumenten och andra mikrovibrationsexportörer som reaktionshjulen, " sa MetOp-SG satellitingenjörschef Enrico Corpaccioli.

    "Dessa mätningar gör det möjligt för oss att bättre analysera effekterna av mikrovibrationer på instrumenten under driften av satelliten när den är i omloppsbana. Uppriktningsmätningar utfördes också för att ge en referens innan miljötester började."

    MetOp Second Generation STM paras ihop med sin framdrivningsmodul vid Airbus Defence and Spaces anläggning i Toulouse i december 2018. Kredit:Airbus D&S

    Sedan, i juni 2019, STM transporterades till ESTEC Test Center i Noordwijk. Den största satellittestplatsen i Europa, centret är utrustat med faciliteter för att simulera varje aspekt av rymdmiljön under ett enda renrumstak.

    Här packades den upp för vibrationsprovning. Den fylldes sedan med 760 kg avmineraliserat vatten, i stället för hydrazindrivmedlet kommer det att tankas med före lansering, för sinustestning längs varje axel – genomgår ett progressivt svep av frekvenser och amplituder för att leta upp eventuella potentiellt skadliga strukturella resonanser.

    "Kvalifikationsnivåer tillämpas på STM-strukturen, " tillägger Nick, "vilket betyder att amplituderna är betydligt över förväntade flygnivåer och varaktigheterna är längre för att visa den nödvändiga marginalen i designen."

    Ett kvasistatisk belastningstest utfördes också. Satelliter utsätts för samtidiga statiska och dynamiska belastningar under uppskjutningsfasen på grund av utskjutningsacceleration och aerodynamik. Detta kvasi-statiska belastningstest kombinerar statiska och dynamiska belastningar till en ekvivalent belastning som appliceras på satelliten i en sinusskur med hög amplitud under några sekunder.

    En raketuppskjutning är en extremt bullrig händelse, så MetOp-SG överfördes sedan till Large European Acoustic Facility. Här leds kväve genom massiva akustiska horn i en förseglad kammare, återskapa ljudet av en lansering.

    MetOp-SG:s STM transporterades till ESTEC Test Center i en skyddande, luftkonditionerad behållare. Kredit:ESA

    Nästa steg var en "passningskontroll" och separationstest, involverar parning av satelliten med en bärraketadapter från Arianespace, för att garantera att de två designerna passar ihop som avsett och att ringen som fäster satelliten till bärraketen – känd som klämbandet – fungerar korrekt så att separationen kan ske utan problem.

    Därefter kom den termiska testfasen, som såg MetOp-SG flyttade in i Large Space Simulator, den största vakuumkammaren i Europa, utrustad med en solsimulator baserad på en rad högeffektslampor.

    Ett antal banor simulerades i olika varma och kalla förhållanden tills termisk stabilitet uppnåddes inom fastställda nivåer. Resultaten från detta test tillåter experimentell korrelation av rymdfarkostens matematiska termiska modell, används för att verifiera termisk kontrolldesign.

    Testningen avslutades med ytterligare inriktningstestning - för att kontrollera att modellen hade uthärdat sin testregim utan strukturell deformation - och en läckagekontroll som involverade att fylla framdrivningsmodulen med heliumgas.

    "Denna testkampanj har gett viktiga kvalifikationsdata, " tillägger Nick, "som tillåter korrelation av modellerna med representativa testdata och bekräftar analysen som utfördes under designstadiet. Den strukturella termiska modellen har nu transporterats tillbaka till Toulouse i Frankrike, där instrumentet modellerar, framdrivningsmodul och dummyenheter tas bort.

    • MetOp-SG:s STM på den elektrodynamiska skakaren, används för att simulera de intensiva vibrationerna vid en rymduppskjutning. I bakgrunden kan man skymta en del av en annan vädersatellit, med den strukturella och termiska modellen av Meteosat Third Generation's Infrared Sounder-instrument i Large Space Simulator. Kredit:ESA

    • MetOp-SG:s strukturella och tematiska modell sänks ner i ESA:s Large Space Simulator, den största vakuumkammaren i Europa, inför termisk vakuumtestning under sommaren 2019. Kredit:ESA-SJM Photography

    "Satellit STM-strukturen och framdrivningsmodulen kommer att returneras till sina leverantörer för renovering, eftersom de är avsedda att användas i MetOp SG-A:s andra flygmodell."

    En berättelse om två MetOp-SGs

    MetOp-SG-systemet med två satelliter tillhandahåller data från polarbanan för väderprognoser och klimatövervakning och sviten av instrument ger information om atmosfärisk kemi, luftkvalitet, oceanografi, hydrologi, vind, havs is, nederbörds- och temperaturprofiler i atmosfären.

    MetOp SG-A är värd för IASI-NG (Infrared Atmospheric Sounder Interferometer—New Generation) utvecklad av den franska rymdorganisationen CNES; METimage avancerad multispektral avbildningsradiometer utvecklad av German Aerospace Center DLR; ESA-utvecklade Copernicus Sentinel-5 för atmosfäriskt ljud plus ESA:s MWS (Microwave Sounder); 3MI ((Multiview Multichannel Multipolarization Imager) och RO (Radio Occultation) instrument.

    MetOp SG-B innehåller samma RO-instrument som MetOp-SG-A plus den ESA-utvecklade SCA (Scatterometer), ICI (Ice Cloud Imager), MWI (MicroWave Imager) och den CNES-bidragande Argos Data Collection Service, samla in information från havsgående bojar och en Space Environment Monitor bidragit från Thales Alenia Space.

    MetOp-SG beräknas komma i drift 2023.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com