Flere hundrede lysår! Så stor en fejllæsning kan en satellit få, blot stativet i satellitkonstruktionen bevæger sig en tusindedel millimeter. Derfor er termisk stabilitet af satellit- og instrumentstrukturen helt afgørende, når internationale aktører sender deres satellitter af sted ud i rummet.
En af de virksomheder, der udvikler og producerer konstruktionerne, er danske Falck Schmidt Defence Systems (FSDS), der er baseret i Odense og primært leverer udstyr til militærapplikationer globalt. Men de seneste tre år har virksomheden også haft rumteknologi som sit forretningsområde, og i november fik virksomheden 8,2 millioner kroner til et stort udviklingsprojekt for det europæiske rumagentur, ESA.
»Det er en rigtig spændende opgave. Det er så tilpas nørdet, at vi er nogle stykker i udviklingsafdelingen, der gnider os i vores små hænder. Vi skal lave nogle rigtigt dyre stræbere, som ikke bevæger sig mere end en tusindedel millimeter, hvis vi udsætter dem for fugt, kulde og varme,« siger produktchef i FSDS Damir Ljubicic begejstret.
ESA-projektet går ud på at udvikle nogle stræbere (de gitterelementer, der tilsammen udgør stativet til satellitter og satellitinstrumenter), der dels er meget lettere end dem, man anvender i dag, dels kompenserer for det fugtoptag, som alle kompositkonstruktioner er udsat for. For når stræberne optager fugt, afføder det bevægelse i hele konstruktionen.
Når projektet slutter om halvandet år, regner Damir Ljubicic at have opnået, at stræberne er 30-70 procent lettere end tilsvarende stræbere, og at CME (coefficient moisture expansion) og CTE (coefficient thermal expansion) er på praktisk taget nul.
»Og så kommer vi i den situation, at disse strukturelle elementer kan leveres af Falck Schmidt Defence Systems som de eneste i verden,« konstaterer han.
Fugten skal styres
Idéen er i korte træk at designe stræberne sådan, at fugten bliver styret det rette sted hen i oplægningen ved selve produktionen af gitteret, for man kan ikke helt undgå fugt. Til gengæld er det svært at forudsige, hvilken mængde fugt man skal designe op imod, for det kommer helt an på, hvor man opsender satellitten fra og hvornår. Men udvidelser på selv to hundrededele millimeter har stor indflydelse ude i rummet.
»Hvis du forestiller dig, at stræberne består af en gitterstruktur, så bliver strukturen forvrænget, hvis gitrene giver sig i længderetningen,« forklarer produktchefen.
»Hvis de nu ikke giver sig, så har vi løst problemet. Så sammen med DTU Space arbejder vi på et design, hvor vi accepterer optag af fugt ved at styre, hvor fugten bevæger sig hen i strukturen.«
Kulfiber hele vejen
Det andet formål med ESA-projektet er at designe og producere stræberne i 100 procent kulfiberforstærket epoxy.
Normalt er kulfiberstræbernes ender – såkaldte fittings – lavet af metal (titanium, invar eller aluminium). Men FSDS skal udvikle fittings, der er produceret i samme materiale som stræberne, fordi metalfittings bevæger sig termisk mere end kulfiber/epoxy. Materialeændringen vil samtidig reducere vægten med 30-70 procent i forhold til metallerne, hvilket også er et mål, ellers ville man kunne anvende invar, der er stabilt i forhold til termisk påvirkning. Men det er tungere.
Rent produktionsteknisk kunne man vælge at vikle stræber og fittings ud i ét, men det har Falck Schmidt fravalgt.
»Det er svært at lave fittings, der ligger parallelt med hinanden, og det er ikke altid, man skal bruge det. Så det er mere fleksibelt at have stræbere og fittings hver for sig,« siger Damir Ljubicic.
»Den anden grund er, at vi arbejder med tolerancer, der hedder +/- en tusindedel, så det er rart at have en samling, man kan justere på. For det er faktisk ret svært at komme ned på de tolerancer.«
Stabil soludforskning
Falck Schmidt Defence Systems er etableret i 1935 som leverandør til redningsvirksomheden Falck Group og har siden udviklet sig til i dag primært at levere udstyr til militært forsvar i både ind- og udland. For tre år siden slog virksomheden sig på rumteknologi og købte Fredericia-virksomheden Xperion ACE, der har lang erfaring med vikling af kulfiberforstærkede epoxyrør.
Siden Falck Schmidt Defence Systems gik ind i forretningsområdet ‘space’, har virksomheden leveret sine kulfiberstræbere til blandt andre Nasa, ESA og IAI (Israeli Aerospace Industry). Og i øjeblikket arbejder FSDS på en ordre til ESA, der går ud på at levere stræbere til instrumentbroen på satellitten Solar Orbiter, som skal udforske heliosfæren og øge vores forståelse for Solen.
Ekstreme temperaturudsving
Falck Schmidt Defence Systems arbejder gerne med krav, der lyder på temperatursvingninger mellem -256 til +300 grader celsius, og samarbejder med flere danske universiteter i forbindelse med de både teoretiske og praktiske udfordringer, som alle rumfartsprojekter er udsat for.
»Når vi taler om almindelige satellitter, taler vi -30 til -40 grader, men Solar Orbiter skal længere væk fra Jorden, hvor der ikke er lige så meget refleksion af varme fra Jorden. Så selvom Solar Orbiter skal se på Solen, er den tilstrækkeligt langt væk fra både Solen og Jorden, til at den skal kunne klare en temperatur på -170 grader,« siger Damir Ljubicic.
Solsatellitten skal efter planen sendes af sted i 2017.
Det er så tilpas nørdet, at vi er nogle stykker i udviklingsafdelingen, der gnider os i vores små hænder.
Damir Ljubicic, Falck Schmidt Defence Systems
Leave a Reply