Článek ve formátu PDF je možné stáhnout
zde.
Podnětem k zahájení vývoje snímačů tlaku určených pro použití ve vesmíru byl požadavek na konstrukci snímače tlaku paliva pro raketové motory určené ke korekci dráhy satelitů. Palivem je relativně agresivní kapalina, což si vyžádalo použití titanu na výrobu všech mechanických dílů snímače. Znamenalo to rovněž zvládnutí technologií svařování titanu a ověření kvality svarů. Vývoj probíhal za státní podpory Technologické agentury České republiky v programu Alfa.
V rámci projektu byly vyvinuty postupy svařování laserem, a to jak robustních svarů tlakové přípojky a pouzdra odolávajících tlakům desítek megapascalů, tak jemných svarů titanové fólie tloušťky 0,03 mm, kterou je třeba přivařit k pouzdru senzoru.
Kvalita svarů se kontroluje na pracovišti VUT Brno rentgenovou tomografií.
Vyvinuta byla také jednotka elektroniky pro úpravu signálu z odporového můstku senzoru na požadovaný elektrický výstupní signál. Čistě analogová jednotka elektroniky byla vyrobena podle podkladů BD SENSORS kroměřížskou firmou CSRC, která má certifikát na výrobu elektronických jednotek pro provoz ve vesmíru. Tato firma disponuje opravdu velkými zkušenostmi a znalostmi z této oblasti a má za sebou mnoho úspěšných vesmírných projektů. Je možné jmenovat např. sluneční sondu Solar Orbiter, která již odstartovala (obr. 1), a sondu JUICE, jejíž start k Jupiteru a jeho měsícům se připravuje ještě na letošní rok (obr. 2).
Na základě úspěšné spolupráce se firma CSRC stala „vesmírnou“ divizí firmy BD SENSORS. V současné době je plně integrována do struktury BD SENSORS. Využívá čisté prostory firmy a rozvíjí nové technologie pro výrobu elektronických jednotek využívaných ve vesmíru. Hlavní součástí těchto technologií je automatická linka pro osazování desek plošných spojů součástkami schválenými pro zařízení, která budou pracovat v kosmu. Nyní pokračují intenzivní práce na certifikaci linky pro tyto účely. Ukončením certifikace se firma BD SENSORS stane významným partnerem pro dodávky v podstatě jakýchkoliv zákaznických provedení elektronických jednotek určených pro provoz ve vesmírném prostoru.
Zatím však tyto jednotky vyrábějí ručním osazováním a pájením kvalifikovaní a pro tuto činnost certifikovaní spolupracovníci. Takto se vyrábí např. velmi perspektivní produkt, výsledek vlastního vývoje: banka superkapacitorů. Tato banka je oproti dosud užívaným elektrickým bateriím schopna poskytnout při menší hmotnosti větší proudy při napájení elektrických systémů satelitů.
Právě pro ověření vlastností snímačů tlaku popsaných v úvodu článku a banky superkapacitorů byl zahájen projekt BDSAT za státní podpory MPO v programu Trio. Při řešení tohoto projektu vznikl ve spolupráci s vědeckými pracovišti VUT Brno, CEITEC a Spacemanic nanosatelit v podobě krychle o hraně 10 cm (obr. 3). Dne 1. dubna 2022 byl nanosatelit BDSAT vynesen raketou Falcon 9 společnosti SpaceX na nízkou oběžnou dráhu Země. Instalované snímače měří tlak v uzavřených prostorech vystavených změnám teploty vlivem slunečního záření. Zároveň je sledována teplota okolí snímači na solárních panelech satelitu. Tak je možné správně vyhodnotit chování snímačů tlaku. O napájení celého systému se starají zmíněné solární články. Nabíjejí také banku superkapacitorů, která je periodicky vybíjena do umělé zátěže. Zaznamenává se nabíjecí a vybíjecí charakteristika ve vesmírném prostředí.
Rovněž bude ověřena radiační, tepelná, vakuová i mechanická odolnost součástek v kosmickém prostředí.
Na základě zkušeností a kvalifikace získané při realizaci uvedených projektů dostala společnost BD SENSORS zakázku na vývoj a dodávku snímačů absolutního tlaku tlakové diference pro nově připravovanou stanici s lidskou posádkou na oběžné dráze Měsíce (obr. 4).
Všechny uvedené aktivity jsou úspěšnými kroky k cíli stát se spolehlivým a kvalifikovaným dodavatelem snímačů tlaku a elektronických zařízení pro projekty Evropské kosmické agentury.
(BD SENSORS s. r. o.)
Obr. 1. Zdrojová jednotka pro projekt Solar Orbiter
Obr. 2. Jednotka řízení polohy antén pro projekt JUICE
Obr. 3. Cubesat BDSAT
Obr. 4. Spacegateway – projekt I-Hab