Dansk 14 kW-strømforsyning skal bringe sonder i kredsløb om Merkur
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, tilbud mm via telefon, SMS og email. I nyhedsbreve og mails fra Teknologiens Mediehus kan findes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Dansk 14 kW-strømforsyning skal bringe sonder i kredsløb om Merkur

Her ses strømforsyningen i et termisk vakuum-testkammer Illustration: Terma

»Strømforsyningen er det første, der skal virke, så ansvarsfølelsen er helt i top. Man har ikke et roligt øjeblik, før det hele er tjekket, og jeg følger med lørdag morgen – jeg kan slet ikke sove, når sådan noget her sker,« siger Johnny Laursen.

Han er ingeniør i den danske teknologivirksomhed Terma, som traditionen tro har en finger med i spillet, når ESA sætter missioner i søen, denne gang til en værdi af omkring 100 millioner kroner for Terma.

Denne gang er det Merkur-missionen BepiColombo, som bliver skudt afsted i morgen kl. 03:45 dansk tid og har den største strømforsyning med om bord, som Terma nogensinde har bygget.

Den er til brug i transportmodulet, der skal sørge for, at de to ombordværende sonder bliver bragt i rette kredsløb om Merkur. Og det er ikke trivielt at bygge en strømforsyning på hele 14 kW, når normen for forsyninger til rummissioner normalt ligger på 2-3 kW, fortæller direktør i Terma Space Carsten Jørgensen.

»Det er bestemt ikke en strømforsyning, vi lige har revet ned af hylden. Den har krævet meget udvikling, og selv om vi er med i de fleste ESA-missioner, er denne særligt stor for os,« siger han.

Læs også: I morgen tidlig sker det endelig: Europas første Merkur-mission skydes af sted

Gøgeunger

Så selv om levering af strømforsyninger til rummissioner efterhånden burde være en walk in the park for den erfarne teknologivirksomhed, så skulle der nye tanker - og ikke mindst en del mere plads - til for at leve op til opgaven.

»Vi kan selvfølgelig bruge nogle af de teknikker, vi har benyttet tidligere. Men omfanget har været så meget større. Vi havde utroligt meget hardware mellem hænderne og var på et tidspunkt 15 ingeniører, der arbejdede på strømforsyningen. Normalt er vi måske fire-fem stykker på en mission,« siger ingeniør Johnny Laursen.

»Det krævede blandt andet udvikling af ni helt nye printkort, hvor vi normalt laver to-tre nye og ellers kan genbruge fra tidligere missioner,« siger han.

Johnny Laursen understreger, at BepiColombo-holdet derfor måtte opføre sig som gøgeunger og æde sig stille og roligt ind på omgivende lokaler for at få plads til de store enheder.

»At håndtere 14 KW gjorde, at vi måtte bygge om og lægge mere strøm ind i huset, så sikringsgrupperne kunne klare opgaven,« fortæller han.

Her ses strømforsyningen koblet til elektrisk testudstyr. Illustration: Terma

Læs også: Rumfart er en milliardindustri i Danmark

Ionmotor med massivt strømfobrug

I sidste ende kom strømforsyningen til at måle en halv meter i længden, 30 cm i dybden og 15 cm i højden. Vægten er omkring 30 kg. Målene er cirka de dobbelte af den ellers også store strømforsyning til ESA's kometmission Rosetta, men stadigvæk meget kompakt, fortæller Johnny Lausen videre.

Vægt er utroligt vigtigt på en rummission, og faktisk var det også vægtudfordringer, der blev årsag til, at Terma skulle lave en så stor strømforsyning.

På grund af den meget lange rejse til Solen og den tunge vægt, som den massive afskærmning mod varmen kræver, ville raketten skulle bære på meget mere konventionelt kemisk brændstof, end den kunne klare at have med.

Derfor blev det besluttet at anvende fire ionthrustere, som er langt mere økonomiske i brug, fordi de faktisk ikke skal bruge mere end 600 kg Xenon-atomer. Til gengæld er der brug for en masse strøm til at accelerer ionerne op, og det er så her, den massive strømforsyning kommer i spil med input fra solpanelerne.

Læs også: Nasa tester ny version af ion-motor

Driftssikker i syv år

Og eftersom en ionmotor også bevirker, at satellitten er hele syv år om at komme ind i sin rette bane, med hele ni såkaldte swing-bys omkring Jorden, Venus, og Merkur, før den er bremset tilpas ned i sin omløbshastinghed om Solen og indfanget i kredsløb om Merkur, skal strømforsyningen også være driftssikker i mange år.

»At sikre stabilitet i syv år kræver uanede mængder elektronik, fordi der skal backup af alt, og det skal kunne reagerer hurtigt, hvis der opstår fejl. Kunne vi reparere på den undervejs, hvis der skete noget, havde vi kun behøvet en tredjedel af elektronikken fra start,« siger Johnny Laursen.

Han forklarer, at det ikke alene handlede om at skabe den store effekt, men også om at kunne håndtere den højere spænding på 100V samt den store effekttæthed, som er prisen for at designe kompakt.

Dorte og Trang arbejder med færdiggørelsen af BepiColombo MTM PCDU’en umiddelbart før levering. Illustration: Terma

Skal man gå længere ind i teknikken, så har Termas PCDU er en 100V busspænding, som leveres til ionmotorerne ombord. Busreguleringen består af en central fejltolerant fejlforstærker samt 30 enkelte powerregulatorer på hver 500W.

Powerreguleringen foregår ved, at et antal powerregulatorer alle leverer fuld effekt, hvilket vil sige 500W eller den effekt, der er til rådelighed. Én powerregulator leverer den resterende effekt, således at det passer med den eksterne belastning.

Læs også: Danske Terma holder vejret: Ansvarlig for perfekt ExoMars-landing i dag

Skal af med en masse varme

Såfremt der ikke er en rådighedseffekt på 500W per regulator, så overtager Maximum Power Point Trackeren kontrollen med de enkelte regulatorer, således at der udtrækkes maksimal effekt fra et antal solpanelsektioner.

I særlige situationer er solpanelspændingen over busspændingen på de 100V. Eksempelvis ved en Venus-forbiflyvning. Men så inverteres reguleringssløjfen, så de samme regulatorer nu sikrer, at solpanelet »overbelastes« med en reduceret outputeffekt til følge. Samtidig holdes busspændingen konstant på 100V.

»Denne teknik har været særlig udfordrende at designe, eftersom overgangen fra den ene tilstand til den anden skal foregå flydende, uden at ionmotorerne mærker noget til det,« fortæller Johnny Laursen.

Solpanelstrøm/spændingskarakteristik Illustration: Terma

Og så er der varmen. Med en maksimal belastning på 14kW har Termas PCDU brug for at kunne bortlede op mod 500 watt i tab. Dette foregår ifølge Johnny Laursen ved særlige designteknikker, som fra den enkelte elektronikkomponent sikrer en termisk vej gennem printkort og ned til bundstrukturen.

Derfra er der på satellitten installeret såkaldte heatpipes og radiatorer rettet mod det kolde rum, som sikrer den videre varmetransport.

Læs også: En varm rejse: Lørdag sætter Nasa kurs mod Solen

»Ren lykke og meget imponerende«

To mindre strømforsyninger blev der også plads til i samme enhed, nemlig en på 60V/2kW, som forsyner kommunikationsudstyret på moderfartøjet undervejs til Merkur, samt en 28V/700W-strømforsyning, som forsyner øvrig elektronik ombord.

Holdet var på et tidspunkt oppe på 22 ingeniører, og ifølge Johnny Laursen er der da også flere af samarbejdspartnerne ude i verden, der ikke har lagt skjul på, at de håber, at ESA aldrig vil bygge noget så kompliceret igen.

Men imponerende så det færdige fartøj ud, da det blev sendt mod Fransk Guyana, fortæller Johnny Laursen, som fik mulighed for at se den færdige konstruktion før afgang.

»Jeg har aldrig set så meget elektronik i ét rum. Det var ren lykke og meget imponerende. Jeg krydser virkelig fingre for denne mission, og så håber jeg, at alle kollegerne har gjort sig lige så umage som os. Men mon ikke de har det,« siger han.

Foruden strømforsyningen har Terma også leveret det såkaldte checkout-system, som er det netværk af computere, som har stået for at teste en række af rumsondernes delsystemer.

Læs også: Terma-elektronik vækker rumsonde fra årelang dvale

Første signal efter 40 minutter

Derudover har virksomheden leveret softwaren til mission control-centret, baseret på samme platform som checkoutsystemet. Og så står der også konsulenter fra Terma klar til at analysere de »helbredsmæssige« data, der kommer ned fra satellitten.

I første omgang glæder Carsten Jørgensen, Johnny Laursen og alle kollegerne sig til at få opsendelsen overstået og at få det første signal fra moderskibet 40 minutter efter opsendelsen.

»Efter et halvt døgn ved vi ved hjælp af monitorkameraer, om solpanelerne er udfoldet korrekt, og først efter et par måneder, når alle instrumenter er afgasset, tænder man for ionmotorerne. Jeg krydser fingre,« siger Johnny Laursen.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Det var da spændende læsning og imponerende hvor involveret DK er i projektet.

Nogen der ved hvor høj hastighed der accelereres til?

Gad vide om kontinuerlig drift er mulig vha. stof-opsamling.. (det er selvfølgeligt en funktion af rejst bane; tætheden imellem planeter og passager forbi planter, samt opbevaring)

  • 1
  • 0

I vores moderne tid burde sligt fanges ( markeres) i stavekontrollen. Men tilsyneladende er en almindelig bruger-stavekontrol mere effektiv end den professionelle med xx.000 læsere ....

Set før, også i andre medier.

  • 0
  • 0