Perseverance Mars Rover의 중요한 SuperCam 조립을 위한 냉각 솔루션
NASA가 7월 22일, 2020일로 예정된 퍼시비어런스 로버의 발사를 준비함에 따라 BOYD Corporation은 로스 알라모스 국립 연구소와 공동으로 개발한 화성 탐사의 다음 단계에 대한 우리의 기여를 강조하게 된 것을 자랑스럽게 생각합니다. 다른 행성을 탐험할 때 혹독한 환경을 극복하는 것은 최고의 엔지니어링 팀조차도 전자 장치가 다양하고 익숙하지 않은 조건에서 지속적으로 작동할 수 있도록 하는 데 어려움을 겪습니다. 화성 표면 탐사를 준비하려면 창의성, 결단력, 혁신 및 인내가 필요했습니다.
Perseverance Mars Rover의 SuperCam 모듈
NASA의 퍼시비어런스 로버(Perseverance Rover) 임무는 화성에서 이전 또는 현재 거주 가능한 조건의 징후와 과거 미생물 생명체의 징후를 찾는 것입니다. SuperCam은 원격 감지 기술을 활용하여 로봇 팔 작업 공간 내의 환경과 샘플에 대한 광물학 분석을 수행합니다. SuperCam은 광물학을 결정하기 위한 두 가지 새로운 기술인 컬러 이미저와 대상의 물리적 특성을 원격으로 결정하는 음향 시스템을 추가했기 때문에 Curiosity의 ChemCam에 비해 기술적으로 개선된 것입니다.오랜 전통 SuperCam에는 광범위한 분광학 장비가 포함되어 있으며, 그 중 일부는 펠티에 효과를 사용하여 전자 장치에서 열을 펌핑하고 엄격한 온도 제어를 유지하는 TEC(Thermal Electric Cooler)를 사용합니다. TEC는 광물학 관찰에 필수적인 전자 장치를 보호하기 위해 열을 차단해야 합니다.
화성 환경을 견딜 수 있는 맞춤형 극저온 히트 파이프
히트 파이프는 열을 퍼뜨리거나 운반하는 데 사용되는 많은 전자 어셈블리의 공통 구성 요소입니다. 많은 응용 분야에서 히트 파이프를 사용하여 열을 더 시원한 지역으로 빠르게 이동시켜 열 축적 및 민감하고 값비싼 장비의 잠재적 손상을 방지합니다. 대부분의 히트 파이프는 견고하고 간단합니다. 사용자 정의 및 재료 선택을 통해 이러한 간단한 솔루션은 더 복잡한 문제, 응용 프로그램 및 운영 환경을 해결할 수 있습니다.
퍼시비어런스 로버의 경우 데이터 수집 장비의 안전한 작동 온도를 유지하는 것이 로버의 성공에 가장 중요합니다. 로버가 발사되면 유지 보수 및 수리를 수행할 방법이 없으므로 열 관리 솔루션은 로버의 전체 수명 동안 화성에서 흔히 볼 수 있는 극한의 온도에서 안정적으로 작동해야 합니다. 실패는 용납되지 않습니다. BOYD의 히트 파이프는 움직이는 부품 없이 수십 년 동안 일관되게 작동하는 것으로 입증되었기 때문에 이와 같은 우주 응용 분야에 이상적인 솔루션입니다.
화성은 지구보다 훨씬 춥지만 대기가 적기 때문에 자연 대류 공기 냉각이 훨씬 느려서 추운 환경에도 불구하고 전자 장치가 과열될 위험이 있습니다. 이 추운 환경으로 인해 일반적인 구리-물 히트 파이프는 화성 탐사선에 적합하지 않습니다. 성능 및 환경 문제를 해결하기 위해 BOYD는 재료 엔지니어링 전문 지식을 사용하여 메탄올을 Rover 온도에서 얼지 않는 수동 2상 냉각을 위한 대체 작동 유체로 사용합니다.
BOYD는 이전에 화성 탐사를 위한 솔루션을 제작한 경험이 있어 화성에서 안정적으로 수행해야 하는 요구 사항을 충족하는 신뢰할 수 있는 열 관리 솔루션을 개발하는 데 있어 견고한 파트너가 되었습니다. 우리는 화성 환경 설계 과제에 대한 이해를 활용하여 SuperCam 모듈을 위한 Los Alamos National Labs와 협력하여 새로운 히트 파이프 솔루션을 만들었습니다. SuperCam 모듈은 Perseverance Rover 임무의 핵심 부분인 중요한 이미징, 광물 및 화학 분석을 가능하게 합니다.
로스 알라모스 국립 연구소(Los Alamos National Labs)는 BOYD에 접근하여 SuperCam 모듈 내의 전하 결합 장치(CCD, 광학 감지기)에서 총 6W의 열을 열전 냉각기(TEC)로 전달하는 데 도움을 주었습니다. 팀으로서 LANL과 BOYD는 각각 2W를 냉각하기 위해 3개의 히트 파이프 어셈블리를 개발했으며, 2개의 5mm 직경의 도금된 구리-메탄올 히트 파이프로 구성되었습니다. 이를 통해 Rover 액세서리 마운팅 플레이트(RAMP)의 온도 이하에서 ~20°C의 안정적인 냉각이 가능합니다.*
하나의 회사, 우주 탐사를 위한 다양한 솔루션
열 관리는 우주 탐사 및 항공 우주 응용 분야를 지원하는 데 있어 BOYD의 강점 중 하나일 뿐입니다. 당사의 난연성 SOLIMIDE® 절연 폼에서 EMI/RFI 관리에 이르기까지 BOYD는 대기 조건이 희박한 까다로운 우주 환경에서 장비와 화물을 보호하는 데 도움이 될 수 있습니다. 광학 투명 접착제 및 고성능 개스킷과 같은 기타 엔지니어링 재료 솔루션은 카메라 및 센서 렌즈를 보호하고 열악한 외부 환경으로부터 밀봉 및 보호합니다.
BOYD 모든 산업에 고품질의 신뢰할 수 있는 솔루션을 제공하기 위해 노력하고 있지만, 퍼시비어런스 로버를 지원하고 화성 탐사를 위한 NASA의 임무에 참여하는 것은 특권입니다. 우주 탐사를 위해 고도로 설계된 열 관리 솔루션을 제공하는 우리의 오랜 전통을 통해 Perseverance Rover는 앞으로 몇 년 동안 견딜 수 있습니다.
출시 준비
NASA가 발사를 위한 최종 준비를 하는 동안 BOYD Corporation은 다가오는 화성 프로젝트를 위한 솔루션을 계속 개발하고 제작하고 있습니다. 우리는 7월 22일(또는 늦어도 8월 11일)에 성공적인 발사를 기대하고 있으며, 2월 2021일에는 퍼시비어런스 로버가 화성에 배치되기를 기대하고 있습니다. 행운을 빕니다 NASA와 역사의 일부가 될 수 있는 기회를 주신 로스 알라모스 국립 연구소에 감사드립니다!
열 관리 요구 사항이 까다롭거나 혹독한 환경을 견뎌야 하는 프로젝트를 진행하고 있습니까? 당신의 도전적인 신청을 위해!
