Hvis strømmen går på en satellit, så bliver den meget dyre samling af elektronik forvandlet til ubrugeligt rumskrot.

Det skrækscenarium oplevede den europæiske satellitoperatør Eutelsat så sent som i sidste uge, da selskabet mistede den ene af to kommunikationssatellitter – netop på grund af en fejlramt strømforsyning – blot fem uger efter opsendelsen.

I Lystrup nær Århus har danske Terma erfaring med at producere strømforsyninger til brug i satellitter, som kredser om både Mars og Venus. Og foreløbig har virksomheden vundet kontrakten, som betyder, at Terma skal levere strømforsyningskomponenten til de fire første satellitter i det europæiske GNSS-projekt (Global Navigation Satellite System), Galileo – den europæiske pendant til blandt andet det amerikanske GPS. De fire satellitter forventes i rummet i slutningen af 2010.

Men fire satellitter er langt fra nok til at udgøre et komplet GNSS. Der skal konstrueres yderligere 28, og lige nu kæmper Terma for også at få kontrakten på at levere strømforsyninger til de resterende. Kontrakterne forventes at være på plads i løbet af første halvår af 2009.

»Vi har designet de første fire og håber derfor, at vi er meget længere fremme end vores konkurrenter. Hvis vi kommer til at levere strømforsyninger til de næste satellitter også, vil det betyde et kæmpe boost for os fremadrettet,« siger direktør for Termas space-aktiviteter, Carsten Jørgensen.

Han forventer, at hvis Terma vinder kontrakten for de resterende strømforsyninger, vil det betyde en løbende forretning for virksomheden alene på Galileo-projektet frem til 2028, blandt andet i forbindelse med løbende vedligeholdelse af projektet, på ca. 400 millioner kroner. Hvilket igen vil øge behovet for arbejdskraft. Carsten Jørgensen vil dog ikke sætte tal på, hvor mange ekstra medarbejdere, man kunne få behov for.

»Det vil betyde meget, det er en vigtig ordre,« siger han .

Foreløbig har Terma dog allerede haft en del at se til i forbindelse med Galileo-projektet. Da virksomheden i første omgang indgik kontrakten for de første fire satellitter, så det umiddelbart ud til, at en stor del af teknologien fra de tidligere satellitprojekter kunne genbruges, men det viste sig ikke at være tilfældet, efterhånden som specifikationerne for projektet begyndte at udkrystallisere sig.

»Vi startede ud med, hvad vi troede var en standardstrømforsyning, men det endte med, at det blev et skræddersyet produkt specialudviklet til Galileo,« siger Carsten Jørgensen.

Nødvendigheden af en specialudviklet strømforsyning – eller Power Condition and Distribution Unit (PCDU), som er det faktiske navn på enheden – bunder blandt andet i valget af batterileverandør til projektet. Batterierne til Galileo-satellitterne er nemlig leveret af den franske batteriproducent Saft, hvor det ellers har været virksomheden ABSL Power Solutions, der har stået for batteridelen ved de øvrige satellitprojekter, Terma har været involveret i.

»De batterier er bygget op efter en hel anden filosofi,« siger chefingeniør på projektet ved Terma, Hans Jensen.

Lithium-ion-batterierne fra Saft består af 27 meget dyre, men driftsikre celler, forklarer Hans Jensen. Cellerne er dyre, fordi de er specialudviklede til rumfart og ikke har anden anvendelse, derfor skal hele udviklingsomkostningen betales af meget få batterier. Det er vigtigt, at op- og afladningen foregår fuldstændig ensartet for hver af de 27 celler. Hvis en af cellerne bliver overopladet, risikerer den at gå i stykker, og så har satellitten lige pludselig ikke længere et funktionelt batteri.

Det er i sig selv ikke noget problem, så længe satellitten befinder sig på den del af sin bane rundt om Jorden, hvor de solceller, der forsyner Termas PCDU med energi, kan nyde godt af solens stråler. Men derimod er batteriet helt essentielt for satellittens drift, så snart solcellerne bliver dækket af Jordens skygge. Og det sker i perioder løbende med ca. 14 timers mellemrum.

Batterier en teknisk udfordring
De skrøbelige, men for satellitten livsvigtige batterier har været en af de absolut største, tekniske udfordringer for Terma i forbindelse med udviklingen af PCDU. Ikke alene har virksomhedens ingeniører bakset med udfordringen i at have en fuldstændig jævn og balanceret ladning af de ni celler, de har også skullet sikre, at den øgede funktionalitet i forhold til den komplicerede celleopladning ikke udgjorde en øget fejlfaktor.

»Det har været meget svært at finde den balance, som gjorde, at vi har kunnet sikre den ensartede balancering af cellernes ladetilstand og så samtidig garantere, at vi ikke tilfører nogle elementer, som ville kunne få det hele til at gå i stykker med en komponentfejl,« siger Hans Jensen.

Den ensartede balancering af cellernes ladetilstand har Terma opnået ved at måle spændingen over hver enkelt celle i serieforbindelsen og tilføre en lille proportional belastning til hver af cellerne som har en højere spænding end den laveste, så alle cellerne med tiden bliver trukket ned til niveauet for den laveste celle.

Strømudfordringen i forhold til håndteringen af de franske batterier havde været mindre, hvis det var ABSL, der havde stået for leverancen. Så kunne Terma nemlig have genbrugt en langt større del af deres eksisterende PCDU-løsning til satellitter. Men det lykkedes ikke for andre end Saft at fremlægge tilstrækkelig dokumentation for, at deres batterier kunne leve op til de krav, det europæiske rumagentur ESA har stillet til Galileo-projektet, fortæller Hans Jensen.

»I bund og grund er batteriteknologi ikke en eksakt videnskab, men snarere et spørgsmål om, hvilken teknologi man tror mest på,« siger han.

Lithium-ion batterierne fra ABSL bliver produceret ved at udvælge ensartede celler fra den løbende produktion af standardceller hos Sony. De franskproducerede celler er meget dyrere at producere og bliver derfor kun lavet i det antal, der er behov for.

Satelliterne skal alle kunne klare en levetid på minimum 15 år. Hvis livsvigtige funktioner om bord eventuelt ikke opfylder det krav, er det slut for satellitten. Det er nemlig ikke muligt at udskifte dele på satellitten, når den først er sat i drift.

»Det kan simpelt hen ikke lade sig gøre at få fat på den igen,« siger Hans Jensen.

Og fordi det ikke er muligt at udskifte dele på satellitten, må centrale dele ikke kunne gå i stykker. Det vil eksempelvis sige batterierne, radiomodtager og -sender og ikke mindst PCDU'en.

»Mange af de problemer, der kan opstå om bord, kan løses fra Jorden – for eksempel i systemet, som styrer satellittens orientering, men hvis strømmen går, så er det slut,« siger Hans Jensen.

Terma har netop afgivet deres bud til ESA på levering af PCDU'er til resten af projektet, hvor også en anden europæisk strømforsyningsleverandør har meldt sig på banen.

PCDU'en fra den danske elektronikvirksomhed er i sagens natur ikke blevet afprøvet i praksis, da de fire første satellitter endnu ikke er blevet opsendt. Men virksomheden har bygget sit eget simuleringsmiljø, hvor PCDU'en løbende er blevet afprøvet og tilpasset det sidste halve år.

Og i løbet af de næste to måneder skal Termas strømforsyning gennemgå den første kvalifikationskampagne som en officiel blåstemplingsproces af den danske PCDU.

Fakta: Galileo
* Det europæiske GNSS-projekt Galileo bliver udgjort af i alt 30 satellitter og forventes klart i løbet af 2013.

* To testsatellitter er på nuværende tidspunkt i luften. Giove A og Giove B. De har blandt andet til formål at sikre frekvenserne, som International Telecommunications Union (ITU) har tildelt Galileo-projektet. Frekvensområdet er mellem 1.1 og 1.6 GHz.

* De fire første Galileo-satellitter skal efter planen være i rummet hen mod slutningen af 2010/begyndelsen af 2011.

* Positioneringsdelen af Galileo udgøres af 27 satellitter, som rejser i tre forskellige baner omkring Jorden. I hver bane er der desuden en ekstra satellit, der fungerer som reserve.