Projekt adatai

  • Kedvezményezett: C3S Elektronikai Fejlesztő Kft.
  • Megnevezés: Sugárzásálló űrtechnológia fejlesztése konstellációrepülésekhez
  • Azonosítója: KFI_16-1-2017-0460
  • Kezdet: 2017. december 1.
  • Befejezés: 2019. november 30.
  • Projekt állapota: Fejlesztési fázis lezárult, a rendszer gyártásra előkészítve
  • Támogató: Nemzeti Kutatási Fejlesztési és Innovációs Hivatal
  • Támogatás összege: 102 596 420 Ft (intenizitás: 69,33%)

Célkitűzések

Részben a C3S Kft. (www.c3s.hu) alapítóinak nevéhez fűződik az ország első műholdjának, a Masat-1-nek a fejlesztése. Hazánkban először a cég portfóliójába bekerült a komplett szoftveres és hardveres beágyazott és más elektronikai rendszer-megoldások mellett a kis-műholdas alkatrészek, alkalmazások és komplett küldetések tervezése is.
A projekt célja egy olyan, kisméretű, gyorsan testre szabható és gyors gyárthatóságot eredményező, kis méretű, sugárzás toleráns, alacsony fogyasztású, kompakt méretű technológia kutatás-fejlesztése, amely a nagyobb méretű HIREL (High-Reliability) komponensű technológiákhoz közelít azok legtöbb hátrányát kiküszöbölve, továbbá a kisműholdas világból ismert technológiák minden előnyét tartalmazva.
A HIREL komponensek tömegében, árában, fogyasztásában, méretében nem felelnek meg a kor dinamikusan fejlődő műholdas területnek. Míg a COTS komponensek kompakt kialakításúak, költséghatékonyak, illetve olcsóbbak kissé, ezek sugárzás állósága nem megbízható, illetve nem tervezhetőek több éves használatra. A két technológia átmenetét, optimalizálását kívánjuk a projekt által létrehozni.

A cél a technológia fejlesztése által:

  • Alacsony fogyasztás
  • Kis méret
  • Sugárzásállóság
  • Hatékony gyárthatóság
  • Hosszú élettartam (min 5 év)
  • Kedvező ár

A projekt eredményeként létrejön egy többcélú sugárzásálló űrelektronikai technológia, továbbá egy kompakt, alacsony fogyasztású, nagy megbízhatóságú és sugárzástűrő energiaszétosztó rendszer prototípusa. A kutatás-fejlesztés eredményei az atomerőművekben használt elektronikák és árnyékolási technikák területén is használhatóak lesznek.

Az eredmények célcsoportjai: a legnagyobb űripari szereplőktől (TAS, OHB, Airbus, DLR, CNES stb.), a közepeseken keresztül (TERMA, RUAG Space, LUX Space, Sitael stb.) a legkisebbekig (ClydeSpace, GOM Space, IMT stb.). Minimális továbbfejlesztés által a projekt eredménye az atomenergia iparban is hasznosítható.

Eredmények

A projektet sikeresen zártuk. Eredményeképpen létrejött egy új, piaci termék, egy CubeSat típusú nanoműholdakban használható komplex energieállátó rendszer.

A projekt során egy nagy megbízhatóságú, sugárzásálló műholdas energiaellátó rendszer prototípusát készítettük el. A rendszer a következő alegységekből áll.

  • EPS-MPPT: az elsődleges energiaforrásként működő napelemeket illesztő áramkörök.
  • EPS-BAT: a másodlagos energiaforrásként működő akkumulátor pakk és védelmi elektronikája.
  • EPS-PDU: a szabályozott tápfeszültségeket és azokat szétosztó áramköri blokkok.

A projekt során a műszaki tervek folyamatos érettségi szintben történő fejlődésen mentek keresztül. A tervek első változata alapján készültek el a deszkamodell panelek. A deszkamodelleken végzett tesztkampányok mérési eredményei alapján módosítottuk a terveket a mérnöki modell gyártása előtt (pl.: szabályzó körök hangoló alkatrész értékek módosítása megfelelő stabilitási tartalékok érdekében).

A mérnöki modellen laboratóriumi és hőkamrás teszteket hajtottunk végre. A hőkamrás teszteket -40°C, +25°C és +80°C-on végeztük el. A 25°C-os mérés a referencia, amihez képest vizsgáltuk az áramköri paraméterek változását a szélsőséges hőmérsékleteken. A mérnöki modell sikeresen átment a laboratóriumi és hőkamrás tesztkampányokon.

A mérnöki modellen végzett teszteket követően szintén módosítottuk a műszaki terveket. Erre azért volt szükség, mivel a deszkamodellek kirendező paneleken lettek elkészítve a gyors kezdeti koncepcionális áramköri architektúrák tesztelése érdekében, míg a mérnöki modell már nyomtatott huzalozású lemezeken, így bizonyos áramköri paraméterek módosultak és ezeket korrigálni kellett.

A mérnöki modell sugártesztelésen is átesett, a Paul Scherrer Institute (PSI) nagy energiájú proton sugár létesítményében, Svájcban.

A sugárteszt vizsgálta a valószínűségi alapú hatásokat (SEE) és dózis alapú hatásokat is (TID) az áramkörök működésében.

A valószínűségi alapú hatások nem okoztak destruktív hibákat a panelek működésében, a dózis alapú hatások pedig az utólagos tesztek alapján nem okoztak jelentős paraméter változásokat az áramkörökben. A sugártesztet követően a tervekben fagyasztottuk a félvezető alkatrészeket, annak érdekében, hogy annak eredményei relevánsak legyenek a prototípus esetén is.

A mérnöki modell a sugárteszt miatt nem használható a végleges prototípusként az általa elszenvedett sugárdózis okán. Emiatt szükséges volt a kvalifikációs modell legyártása is. A kvalifikációs modell panelein külön-külön a laboratóriumi tesztkampányokat végeztünk el, majd pedig az egész energiaellátó rendszert integráltuk a gépészeti elemekkel. A kész prototípust egy integrációs rendszer szintű tesztnek vetettük alá, amit sikeresen teljesített.