為低地球軌道設計連接器

發(fā)射的絕大多數(shù)衛(wèi)星，無論其大小，都打算在低地球軌道（LEO）上運行。有些現(xiàn)在甚至繞火星運行。低地球軌道衛(wèi)星中使用的許多部件都是現(xiàn)成的商品。通過精心設計，它們可以免受極端空間的影響，但有些條件會帶來特定的挑戰(zhàn)，在選擇組件時必須考慮到這些條件。

克服不熟悉的挑戰(zhàn)

太空確實是一個新的領域，就像所有勇敢開辟第一條道路的先驅者一樣，那些冒險的人必須不斷適應和創(chuàng)新，以克服不熟悉的挑戰(zhàn)。盡管現(xiàn)在我們已經有幾十年的太空飛行和探索，但仍有許多新進入該行業(yè)的例子將首次體驗這一切。

例如，目前對太空商業(yè)化的巨額私人投資。這當然包括旅游業(yè)，但在不久的將來，它在規(guī)模、功能和預期壽命方面包括衛(wèi)星的更大多樣性?，F(xiàn)在，將人造物體送入地球軌道比以往任何時候都更容易、更便宜，并且正在創(chuàng)建越來越多的服務來利用這一點。

這些是復雜的系統(tǒng)，需要針對尺寸和重量進行優(yōu)化，以保持盡可能低的成本。但它們仍然是系統(tǒng)，使用需要組裝和連接的組件構建。多年來，“芯片衛(wèi)星”概念背后的勢頭一直在建立，但尚未實現(xiàn)。然而，衛(wèi)星的尺寸繼續(xù)縮小，微型衛(wèi)星、納米衛(wèi)星、微微衛(wèi)星甚至毫微衛(wèi)星。但即使是最小的設備的例子仍然包含多個組件。只有兩個組件的衛(wèi)星仍然需要某種形式的互連。這意味著為空間設計的連接器是整個系統(tǒng)的關鍵部分。

發(fā)射的絕大多數(shù)衛(wèi)星，無論其大小，都打算在低地球軌道（LEO）上運行。有些現(xiàn)在甚至繞火星運行。這里的重點是，雖然它們沒有與深空的嚴酷作斗爭，但它們仍然暴露在與表面任何環(huán)境都不同的環(huán)境中。LEO中的物體每天在地球上運行超過11，000圈，在挑戰(zhàn)任何物體的條件下。盡管如此，LEO衛(wèi)星中使用的許多組件都是現(xiàn)成的商品。通過精心設計，它們可以免受極端空間的影響，但有些條件會帶來特定的挑戰(zhàn)，在選擇組件時必須考慮到這些條件。

太空的真空

空間真空產生的極低壓力導致材料中捕獲的任何蒸汽都被排出。這個過程被稱為釋氣，也可以將化合物釋放到封閉區(qū)域，例如衛(wèi)星內部。如果這些化合物揮發(fā)性或以揮發(fā)性方式與其他化合物發(fā)生反應，則可能會構成威脅。

如果蒸汽聚集在傳感器或光伏材料等關鍵部件的表面上，除氣會導致?lián)p壞或故障。蒸氣也可能以在組件、連接器或引線之間產生短路的方式聚集。

因此，除氣被極其重視。NASA維護著一個材料數(shù)據(jù)庫，以總質量損失（TML%）和收集的揮發(fā)性可冷凝材料（CVCM%）記錄其除氣特性。ASTM（美國測試與材料協(xié)會）標準E1559（航天器材料除氣特性污染的測試方法）和E595（真空環(huán)境中除氣的總質量損失和收集的揮發(fā)物可冷凝材料的測試方法）定義了測量方法。

美國宇航局發(fā)布了空間站外部污染要求SSP 30426，其中定義了分子沉積和顆粒釋放的極限。為了符合要求，材料應滿足 1.0% 的 TML 和/或 0.1% 的 CVCM。那些容易釋氣的材料通常是化學衍生的，例如復合材料。這些材料在連接器的設計中很常見，因為它們也表現(xiàn)出良好的電阻，使其成為理想的電絕緣體。打算對其產品進行太空飛行認證的連接器制造商必須證明符合這些標準。

腐蝕性氧氣

太空中的任何材料都可能發(fā)現(xiàn)自己暴露在腐蝕性氧化劑原子氧（AO）中。這是當氧氣與紫外線輻射反應時形成的。氧中的單個原子與分子鍵。在我們的大氣中，反應不會持續(xù)，但在太空中，豐富的紫外線輻射使其更具可持續(xù)性。在LEO中，96%的氧氣以原子形式存在。

金屬和塑料會受到AO的影響。特別是，AO影響任何含有碳，氮，硫的氫鍵的聚合物。如果在聚合物中使用氟，則反應會隨著長時間暴露于AO而增加。

PTFE通常用作電線的絕緣體，當AO存在并暴露于紫外線時會發(fā)生反應。具有ETFE絕緣的電線在空間應用中是首選，因為它們具有良好的介電性能并且耐熱變化。然而，由于陽光是紫外線輻射的重要來源，因此在LEO應用中，ETFE涂層電線不應暴露在陽光下。連接器制造商需要開發(fā)能夠針對AO的存在提供一些保護的解決方案。

紫外線輻射的威脅

由于太空中沒有大氣層可以抵御太陽的紫外線輻射，因此其影響要極端得多。它對塑料尤其有害，例如在連接器中用作絕緣體的塑料。

暴露于紫外線輻射會影響聚合物，改變其機械結構。這可能表現(xiàn)為硬化（交聯(lián)）或弱化（斷鏈）?？梢栽诰酆衔镏幸胩砑觿┮詼p少影響，但通常在LEO應用中應盡量減少在暴露于紫外線輻射的區(qū)域使用連接器。

其他極端情況

在太空中發(fā)現(xiàn)的溫度變化比在地球表面發(fā)現(xiàn)的溫度變化要極端得多。同樣，這是由于缺乏擴散大氣層以及物體是否暴露或隱藏在太陽輻射之外。如果物體同時經歷兩者，由于其軌道，溫度變化將取決于材料的熱吸收或輻射特性，但可能超過200°C。

這里的一個重要參數(shù)是熱膨脹系數(shù)（CTE），所有材料都具有熱膨脹系數(shù)。主要問題是并非所有材料都具有相同的 CTE，這意味著同一組件中的兩種材料之間可能存在不匹配。當物體在極端溫度下循環(huán)時，這可能會導致不同的CTE速率造成的損壞。

帶電粒子輻射是太空中存在的另一種威脅，主要來源是銀河宇宙射線、太陽質子事件和被困輻射帶。一般來說，AO和UV將是組件制造商的主要考慮因素，但這表明必須考慮許多方面。

專為太空設計

六十多年來，人類一直在向太空發(fā)送人造物體，因此現(xiàn)在有許多組件被認為是太空就緒的也就不足為奇了。在1970年代，NASA制定了技術準備等級（TRL），組件的等級從1到9。TRL 9 級表示技術成熟度的最高水平，定義為在成功任務中“經過戰(zhàn)斗驗證”。自2008年以來，歐洲航天局也一直在使用TRL，九個級別中的每一個都有自己略有不同但非常相似的定義。

在Cinch Connectivity Solutions中，滿足最苛刻的應用需求的傳統(tǒng)。例如，其CIN：：APSE無焊互連技術被認證為TRL 9。該公司于1970年代開始為航天工業(yè)供貨，此后每十年繼續(xù)這樣做。它已經在為計劃在本世紀2020年代之后的任務制定解決方案。

其專業(yè)知識涵蓋該行業(yè)的所有領域，從LEO衛(wèi)星，地球同步軌道和中地球軌道（MEO）衛(wèi)星，以及地面支持系統(tǒng)和發(fā)射器。這包括 D 形 MIL-DTL-83513 連接器、MIL-DTL-1553B 解決方案和 QPS（空間合格部件）組件，包括射頻衰減器。

除了作為NASA任務的主要供應商外，Cinch 還幫助實現(xiàn)了阿聯(lián)酋火星任務、帕克太陽探測器和 One Web 項目。在LEO應用中，Cinch 提供用于觀測、通信、偵察和監(jiān)視應用的組件，以及專為導航和電信設計的系統(tǒng)。

惡劣的環(huán)境和對優(yōu)質采購的需求

LEO設計可能需要系統(tǒng)持續(xù)超過30年。對于較小的衛(wèi)星，這可能沒有任何維護。確保所選組件能夠長時間承受從AO到紫外線和極端溫度的惡劣環(huán)境，對于任務的成功至關重要。

最近的事態(tài)發(fā)展表明，我們仍處于空間探索的開始階段。由于私人投資和對LEO應用優(yōu)勢的整體需求增加，發(fā)展步伐正在加快。

現(xiàn)在，越來越多的制造商看到了開發(fā)供應鏈的價值，該供應鏈由能夠在該領域提供卓越服務的悠久傳統(tǒng)的公司組成。100多年來，Cinch Connectivity Solutions一直生產高質量和可靠的高性能連接器和電纜組件。Cinch 被公認為射頻、光纖、混合、微波組件、圓形、D 超小型、模塊化矩形、電子外殼和電纜組件的世界級連接供應商。

Cinch 為軍事、商業(yè)航空航天、網絡、電信、測試和測量、石油和天然氣以及其他惡劣環(huán)境行業(yè)提供創(chuàng)新解決方案。在 Bel 系列解決方案中，我們的目標是超越客戶的期望，并不斷提供創(chuàng)新的解決方案，以滿足我們所服務的市場和客戶快速變化的需求。

審核編輯：郭婷