PocketQubes是一颗小巧而可靠的新兴卫星,是“新太空研究和创新的典范”。
最初的想法来自莫尔黑德州立大学(MSU)的罗伯特·j·特威格斯教授,他提出了“能装进你口袋的卫星”的标准。PocketQube是一种用于空间研究的小型卫星,其体积通常为5立方厘米(立方卫星体积的八分之一),质量不超过250克,通常使用商业现成的电子元件。
这种类型的卫星相当年轻——始于2009年——但作为一种解决近地轨道立方体卫星发射成本不断上升的方案,它的重要性正日益增加。从那以后,PocketQubes的兴趣开始从航天行业上升。2018年6月发布了第一个PocketQube标准,为PocketQubes社区提供了一个共享平台;阿尔巴轨道公司(Alba Orbital)是其中一个贡献者(与GAUSS Srl、代尔夫特理工大学(TU Delft)一起),这是一家总部位于苏格兰格拉斯哥的快速发展的高科技中小企业。
Alba Orbital公司为PocketQube卫星提供了支持,不仅建立了自己的平台,还为世界各地的公司、大学和航天机构提供零部件和发射。
最近,Alba Orbital需要为PocketQube卫星部署器开发一个更新版本,即alapod 2.0。其目标是在重量、可制造性、可访问性方面改进以前的设计,并纳入一些安全功能。
该公司的工程团队转向CRP技术来制造部署器。CRP Technology是一家意大利3D打印公司,提供Windform复合材料。这些材料中的大多数都适合于空间应用,并通过了美国宇航局和欧洲航天局的排气测试。
与任何航空部件一样,最大限度地减少重量是主要的设计目标。此外,由于有关在太空中一次脱气的严格规定,这种材料被批准用于飞行是至关重要的。显然,使用一种已经得到主要发射供应商批准的材料将有助于所有各方采用发射装置。
对于CRP技术的3D打印部门来说,这项工作始于对3D和2D文件的准确分析。选择了Windform xt2.0碳复合材料进行选择性激光烧结。
该团队指出,吊舱需要承受高振动,在最坏的情况下,还需要容纳任何从内部脱离的卫星。Windform xt2.0的韧性和强度使它成为这个用例的合适候选人。
Windform XT 2.0的机械性能提高了8%,拉伸强度提高了22%,断裂伸长率提高了46%。
一旦CRP从Alba Orbital收到最终的。stp文件,它就创建了alapod v2,这是一款轻量级的飞行6P(多达6颗卫星)3D打印部署器,适用于PocketQube兼容的卫星,质量小于500g(比alapod v1少60%)。
专业3D打印,结合Windform xt2.0碳复合材料,证明是最佳选择:3D打印部署器成功通过了控制标准。
这种材料与制造技术的结合,使得设计团队能够设计出传统技术无法制造的零件,这些零件的薄片和复杂的几何形状,并且这些零件的制造和交付可以在传统供应链的一小部分时间内完成。
一位工程师说:“这个项目最具创新性的地方,是我们改用Windform xt2.0的组件数量之多。不仅外壳在材料上进行了重新设计,而且移动弹射机构和门组件也进行了重新设计。此外,有些部件对于整个总成来说是至关重要的结构。”
关于这部分的机械性能,他们说“这是至关重要的。”整个组装不仅需要正确地运行,以方便卫星在内部的部署,而且还必须包含卫星,以防在发射期间有效载荷发生灾难性故障,因为任何脱离的东西都可能致命地损坏其他有效载荷或运载火箭本身。这是彻底的测试与自由质量的振动台在极高的负载和壳持有现象。
此外,由于成本的关系,重量是进入太空的一个问题,使用Windform xt2.0降低了许多主要组件的质量。
Alba Orbital团队预见并希望专业3D打印技术在该领域得到越来越多的应用,因为他们表示,“3D打印技术使我们能够快速改进设计,定制/创建运载火箭,以满足可能超出PocketQube标准或需要特殊考虑的苛刻载荷。如果供应链出现问题,它还将允许快速集成新的发布机制,以快速和容易地切换制造商。
Alba Orbital团队对3D打印的alapod v2进行了许多测试。2019年9月9日,第一次集成发生了。2019年12月初,该团队通过alapod v2(任务:Alba cluster2)将6颗PocketQube卫星送入轨道。Alba cluster2已经在轨道上运行了100天。新的3D打印alapod v2 (Alba cluster3)预计将于2020年晚些时候发布。
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