Satelliidi testimine

Testimise ettevalmistus

Satelliitide testimine on kallis ja aeganõudev protsess. Suurte satelliitide test termovaakum kambrites on väga kulukas, samuti nagu erinevad radiatsiooni taluvuse testid. Enne konkreetse satelliidi testi alustamist tuleb otsustada, milliseid teste sooritada. Testideks valmistumine on mitmeastmeline. Algfaasis toimub testide dokumentatsiooni kirjeldus.

Testimise nõuete kirjutamine

Järgmise etapi eesmärk on satelliidi tellija ettekirjutatud nõuetest tulenevate testimise parameetrite kirjeldamine. Näiteks võib ESA nõuda, et satelliidi eluiga on vähemalt viis aastat orbiidil kõrgusel 1000 km. Sellisest tingimusest on võimalik kirjutada testimise jaoks nõue, et satelliidi komponendid peavad vastu pidama radioaktiivse kiirguse doosile 100 Radi. ESA kasutab satelliiti mõjutava radiatsiooni doosi arvutustes simulatsioonikeskkonda SPENVIS.

ETA ja MTA kokkupanek ja testimine

Enne ETA ja MTA kasutamist tuleb kasutatav aparatuur kokku panna ja kontrollida, et see ei ole satelliidile ohtlik. Näiteks tuleb kontrollida satelliidi tõstmiseks kasutatava kraana vastupidavust satelliidi raskusele.
Äärmiselt oluline on, et testimise ajal on tagatud inimeste turvalisus. Inimesi on tavaliselt vaja kaitsta plahvatusohtlike kütuste ja radioaktiivsete ainete eest. Inimesi kaitsvad ehitised vajavad ka testimist, enne nende kasutusele võttu.

TCR

TCR (Test Completion Review) on testimisjärgne raport, mis võtab kokku satelliidi testi ning raporteerib, kas satelliit on orbiidile saatmiseks valmis või vajab veel täiustusi.

Satelliidiülesed testid (SÜT)

Kui alarühmade ülesanne on ainult nende tegevusvaldkonda kuuluvate osade testimine, siis SÜT on mõeldud, kontrollimaks kogu satelliidi tööd tervikuna. (Näide tavakoolist: matemaatikaõpetaja huvitub sellest, et õpilased oskaksid matemaatikat, ning vene keele õpetaja loodab, et õpilased oskavad vene keelt; samas on direktorile oluline, et kõik lapsed oskavad väga hästi kõiki aineid).
SÜT põhikomponentideks on kosmosekeskkonna testid ja funktsionaalsed testid, mille eesmärk on kontrollida satelliidi vastavust tellija esitatud nõudmistele. Olulisel kohal SÜT-is on satelliidi vastavus kanderaketi nõuetele, kuna iga kanderaketi tüüp on teisest natuke erinev (kiirendus, vibratsioon jne).
Suuremate satelliitide ehitamisel on SÜTid selleks loodud alarühma hallata (ESA: AIV-assembly-integration-verification)

SÜT funktsionaalsed testid

Funktsionaalsete testide eesmärk on kontrollida, et kõik satelliidi osad töötaksid korrektselt. Test tehakse pärast satelliidi kokkupanemist, koormusteste (näiteks pärast termovaakumkambris olekut) või pärast transporti. Funktsionaalsete testide jaoks on enamasti tehtud automatiseeritud testid, mis kontrollivad süsteeme.
Kontrollitud töö- ja keskkonnatingimustes testitakse satelliidi töövõimet kõikide võimalike sätete ja stsenaariumide korral. Testi käigus selgitatakse, kas satelliit on suuteline nendes tingimustes täitma kõiki eeldustekohaseid ülesandeid ja kuidas ta neid täidab. Satelliit pannakse imiteerima oma tööd kosmoses ja vastavalt sellele muudetakse katseparameetrite väärtuste vahemikku ja järjekorda. Näiteks elektritestides rakendatakse kõikidele satelliidi elektrisüsteemidele sellist pinget, takistust, sagedusi, impulsse ja lainevorme, mida võib satelliidi kasutuskestuse jooksul ette tulla.

Füüsikalised omadused

Kontrollitakse nõutud täpsusega kuupsatelliidi mõõtmeid, pindu ja massi. Kui satelliidi ehitus on nii keeruline, et massikeset ja inertsimomenti pole võimalik välja arvutada, siis leitakse testi käigus needki.

Keskkonnatestid

Järgnevad keskkonnatestid tehakse vastavalt vajadusele satelliidiüleselt. Tihtilugu aga kontrollitakse tehnika vastupidavust alamsüsteemitasemel, et elimineerida disainivead juba varases faasis ja muuta hilisemat testimist sujuvamaks. Keskkonnatestide alla kuuluvad:

Termovaakumtest

Testi eesmärk on kindlaks teha satelliidi vastupidavust kosmoses. Temperatuuri tsüklid ja vaakumisarnane keskkond on elektroonikakomponentide jaoks väga kurnav, kuna toimub paisumine ja kokkutõmbumine, mis tekitab mehaanilisi pingeid. Lisaks kipuvad erinevad materjalid, mis pole otseselt kosmose jaoks loodud, lenduma ning rikuvad selle käigus optikat. Vaakumitest on just mõeldud materjalide lendumise (out-gassing) avastamiseks.
Termovaakumtest ja termotsükkeltest tehakse kosmoseaparaatidele, mis töötavad pärast vaakumis olekut mingis atmosfääris, näiteks Marsi omas. Vaakumtest ajal hoitakse seda temperatuuri, mis vastava vaakumtaseme juures vastab missioonil oodatule. Kõik satelliidi osad peavad olema võimelised läbima temperatuuritesti. Lepitakse kokku minimaalne ja maksimaalne töötemperatuur, temperatuurid, mil satelliit ei tööta, ning satelliidi sisselülitamise minimaalne ja maksimaalne temperatuur. Temperatuuri muutumine ei pea olema kiirem kui 20 K minutis. Funktsionaalsustestidega saab alustada alles siis, kui satelliit on olnud temperatuuriahjus kauem kui 2 tundi.
Testi ülesehitus, tsüklite arv, äärmustemperatuurid, temperatuuri muutumise kiirus, ahjus oleku aeg ja läbivuse kriteeriumid kirjeldatakse ära testi spetsifikaadis. Testis peab sisalduma tsükkel, mil satelliit ei tööta. Satelliidile tehakse funktsionaalsusteste temperatuuritesti ajal. Funktsionaalsustestid tehakse vähemalt kõige kuumema ja kõige külmema temperatuuri juures. Kosmosetehnika sätted testi ajal on seatud kõige võimsama režiimi peale, mis akule võib mõjuda. Testmeetodid ja seadistus vastavad keskkonna temperatuurikarakteristiktele, temperatuurikontrolli alamsüsteemi tehtud temperatuuridisainile ja kosmosetehnikale endale. Testplaan peab kindlustama õige kosmosetehnika paigutuse soojusallika suhtes.
Termovaakumtest tuleb teha kosmosetehnikale, mis peab kasutuskestusel töötama vaakumis. Kosmosetehnikat tuleb testida vähemalt 10⁻³ Pa rõhuga. Testi käigus ei tohi tehnikat saastada. Test peaks algama maksimaalse mittetöötingimustemperatuuriga. Päikesepaneelide korral tuleb testi käigus jälgida takistuse pidevust ja ühtlust ning isolatsiooni. Termotsükkeltestiga tuleb mittevaakumis testida vaid kosmosetehnikat, mis kasutuskestusel ei satu vaakumisse. Sel juhult tuleb eraldi tähelepanu pöörata lekkele ja rõhumuutustele. Tehakse täielik funktsionaalsustest.

EMC

(Electromagnetic Compatibility) test Eesmärk on kontrollida elektrilisi ja magnetilisi omadusi. EMC testi abil on võimalik avastada, millised satelliidi eri osad segavad üksteist magnet- ja elektriväljadega. Näiteks võib kommunikatsioonisüsteem segada satelliidi asendi määramise süsteemi. Elektrivoolu toimel tekkivad magnetväljad võivad oluliselt mõjutada teisi alamsüsteeme, näiteks magnetomeetri näitu.
Testitakse ühilduvust, voolujuhtmete isolatsiooni, maksimaalset sissetulevat voolu. Testitakse raadiolainete saatmise võimet kontrollitud vahemaade tagant. Samuti testitakse elektrostaatika kogunemist kosmosetehnikale, et staatiline elekter ei muudaks tehnikat kasutuskõlbmatuks.

Raketimootorite testid

Suurematel satelliitidel kasutatakse asendi ja orbiidi muutmiseks mootoreid (ioonmootoreid, plasmamootoreid, vedelkütusega või gaasiga töötavaid mootorid), mis vajavad kontrollimist.

Õhuniiskuse test

Kui kosmosetehnika satub kasutuskestuse ajal õhuniiskusse, mis on suurem kui 65%, siis tuleb testida tehnika vastupidavust niiskes õhus. Väga niiske õhu korral võib satelliidi osadele kondenseerunud vesi tekitada elektrilühiseid ja pika aja peale ka roostet.

Rõhukindlus

Rõhukindlust on vaja testida vaid kosmosetehnikal, millel on rõhutundlikke osasid. Avatud süsteemidele pole neid teste vaja teha.

Kiirendustest

Kiirendustestiga kontrollitakse, kas tehnika peab vastu raketi stardikiirendusele. Kosmosetehnika kinnitatakse testimisalusele samasuguste kinnituste abil kui need, mida hiljem stardis kasutatakse. Kui tehnikale mõjuva kiirenduse imiteerimiseks kasutatakse tsentrifuugi, siis peab olema kindel, et jõuõlg oleks vähemalt viis korda suurem satelliidi osa enda mõõdust jõuõlga pidi. See tagab ühtlasema jõudude mõju piki testitavat eset.

Disaini purunemisrõhk

Testitakse, kui suurt rõhkude vahet satelliidi disain kannatab. Rõhuvahet suurendatakse kuni tehnika purunemiseni.

Purunemistest

Testitakse, milliste piiride korral satelliit puruneb. Kui tehnika on liiga kallis, siis jäetakse see test tegemata.