Mitsubishi Electric разработва технология за печат в свободна форма на сателитни антени в космическото пространство – параболична дъга


Производство на орбита и разполагане на сателитна антена в космоса (отляво). (Кредит: Mitsubishi Electric Corporation)

Нова фоточувствителна смола използва слънчевата радиация за 3D печат с ниска мощност във вакуум

ТОКИО, 17 май 2022 г. – Mitsubishi Electric Corporation (TOKYO: 6503) обяви днес, че компанията е разработила технология за производство на добавки в орбита, която използва фоточувствителна смола и слънчева ултравиолетова светлина за 3D отпечатване на сателитни антени във вакуума на външната среда. пространство. Новата технология използва новоразработена течна смола, която е специално формулирана за стабилност във вакуум. Смолата позволява структурите да се изработват в космоса чрез процес с ниска мощност, който използва ултравиолетовите лъчи на слънцето за фотополимеризация.

Технологията специално се занимава с предизвикателството да се оборудват малки, евтини автобуси на космически кораби с големи структури, като антенни рефлектори с високо усилване, и позволява изработването в орбита на структури, които значително надвишават размерите на обтекателите на ракетите-носители. Очаква се базираното на смола производство в орбита да позволи структурите на космическите кораби да бъдат направени по-тънки и по-леки от конвенционалните конструкции, които трябва да издържат на напрежението при изстрелване и орбитално вкарване, като по този начин се намалят както общото тегло на сателита, така и разходите за изстрелване.

Конструкциите на антените на космическите кораби са предизвикателство поради противоречивите им изисквания за високо усилване, широка честотна лента и ниско тегло. Високото усилване и широката честотна лента задължително изискват голям отвор, но икономичното орбитално разгръщане обикновено диктува дизайните да бъдат леки и достатъчно малки, за да се поберат или сгънат вътре в ракета-носител или механизъм за разполагане на сателит. Иновативният подход на Mitsubishi Electric — базирано на смола производство в орбита — ефективно реализира антени с голямо усилване и широка честотна лента с голяма апертура, разположени от лек, устойчив на вибрации пакет за стартиране. Чрез разработването на 3D принтер, който екструдира персонализирана с ултравиолетови лъчи смола, формулирана за вакуум, производството на добавки с ниска мощност в свободна форма* на базата на смола в космоса стана възможно.

Характеристика

1) 3D принтер за производство на антени в свободна форма във вакуум

– 3D принтерът споделя опорите на антената и двигателите за регулиране на ъгъла.

– Размерът на антената не е ограничен от размера на обтекателя на ракетата-носител или размера на сателитната шина.

– Производството в орбита елиминира необходимостта от структура на антената, която да издържа на вибрации и удари по време на изстрелване, което е необходимо за конвенционалните антенни рефлектори, което прави възможно намаляването на теглото и дебелината на антенните рефлектори, като по този начин допринася за намаляване на теглото на сателита и разходи за стартиране.

– Ако приемем използването на 3U CubeSat (100 x 100 x 300 mm) спецификация, антенен рефлектор с диаметър 165 mm, който е по-голям от размера на шината CubeSat, е произведен във въздуха и усилване от 23,5 dB беше потвърдено в обхвата Ku (13,5 GHz). Резервоар за смола Контролен клапан за екструдиране на смола UV щит Дюза Мотор с въртяща ос Двигател на оста на отклонение Линеен двигател Антенна опора 165 мм

Диаграма (вляво) и снимка (вдясно) на 3D принтера. (Кредит: Mitsubishi Electric Corporation)

2) Първата в света** фоточувствителна смола със стабилност, подходяща за екструдиране и втвърдяване във вакуум

– Търговските фоточувствителни смоли имат ниско молекулно тегло, високо налягане на парите и не са подходящи за вакуумни приложения, където кипят и преждевременно полимеризират. Новоразработената смола, втвърдяваща се с ултравиолетови лъчи, използва олигомерна основа с високо молекулно тегло и ниско налягане на парите, смесена със стабилен във вакуум пластификатор на базата на нелетлив полифенилетер, за да се постигне вискозитет, подходящ за екструдиране във вакуум.

– Тъй като повечето инхибитори на полимеризацията изискват атмосферен кислород като кофактор за предотвратяване на преждевременна полимеризация и не функционират във вакуум, новата формулировка на смолата използва инхибитори, които не зависят от наличието на кислород и имат почти нулева летливост.

– Когато е изложена на ултравиолетова светлина, смолата полимеризира чрез омрежване в твърдо вещество, което е топлоустойчиво до поне 400°C, което е извън максималната температура, наблюдавана в орбита.

– Използването на слънчева светлина за полимеризация и втвърдяване елиминира необходимостта от отделен източник на ултравиолетова светлина, което позволява производство с ниска консумация на енергия.

Печат по средата с помощта на източник на ултравиолетова светлина във вакуум под 0,2 kPa (Увеличена площ около дюзата и мотора с въртяща се ос). (Кредит: Mitsubishi Electric Corporation)

Бъдещи развития

Производството на Mitsubishi Electric на базата на смола в орбита позволява на малките спътници да постигнат големи сателитни възможности, което намалява разходите за изстрелване и позволява сателитната технология да се използва повече от всякога в приложения като комуникация и наблюдение на Земята. Очаква се тези разширени възможности да позволят по-навременно предоставяне на сателитни изображения и данни от наблюдения, които отговарят на различните нужди на отделни лица и организации. В бъдеще Mitsubishi Electric ще продължи да разработва технологии и решения, които допринасят за решаването на глобални проблеми.

Справка

Технология за 3D печат за печат в свободна форма на сателитни антени в космическото пространство Английски: https://youtu.be/ebZqaOBZApE японски: https://youtu.be/kebh_KRXMzc

Относно Mitsubishi Electric Corporation

С повече от 100 години опит в предоставянето на надеждни, висококачествени продукти, Mitsubishi Electric Corporation (TOKYO: 6503) е признат световен лидер в производството, маркетинга и продажбите на електрическо и електронно оборудване, използвано в обработката на информация и комуникациите, развитието на космоса и сателитни комуникации, потребителска електроника, промишлени технологии, енергетика, транспорт и строително оборудване. Mitsubishi Electric обогатява обществото с технологии в духа на своите „Промени към по-добро“. Компанията регистрира приходи от 4,476,7 милиарда йени (36,7 милиарда долара*) през фискалната година, приключила на 31 март 2022 г. За повече информация, моля, посетете www.MitsubishiElectric.com

* Без да се изискват спомагателни поддържащи конструкции

** Към 17 май 2022 г. според проучването на Mitsubishi Electric

*Сумите в щатски долари са преведени от йени по курс ¥122=US$1, приблизителният курс на валутния пазар в Токио на 31 март 2022 г.