I na oběžné dráze kolem Země, na ISS, si dnes můžete dát kvalitní espresso. Astronauti za to mohou poděkovat brněnské firmě G.L. Electronic. Ta totiž elektroniku pro kávovar vyrobila. A nejen to, v současné době se zde vyrábí kabelové svazky pro chystané meteorologické satelity a ze stejného místa je i speciální dispenzer, díky kterému se malé družice dostanou na svou oběžnou dráhu výrazně levněji.

Na kosmodromu ve francouzské Guyaně zněla v březnu čeština rozhodně častěji, než je v této jihoamerické zemi obvyklé. Odborníci z brněnských firem G.L. Electronic a SAB Aerospace zde ke startu připravují první start takzvaného dispenzeru (anglicky dispenser) pro nosnou raketu Vega C. Pokud se nic zásadního nestane, vydá se toto české dílo na první zkušební let už v pondělí 23. března. Na oběžnou dráhu naráz vynese sedm malých satelitů a 35 CubeSatů. Start byl odložen z minulého roku kvůli havárii jiného modelu nosné rakety Vega.

Převratný adaptér sníží náklady na start

Unikátní modulární konstrukce vyvinutá a vyrobená s výraznou českou pomocí, dokáže na oběžnou dráhu vynést v nákladovém prostoru rakety Vega C až 16 malých satelitů a desítky takzvaných CubeSatů. Případně jsou možné různé kombinace menších a větších družic. Podstatnou předností brněnského dispenzeru je totiž modularita a zejména pak nízká hmotnost.

01_IMG_4982

Cena za start rakety je daná, stejně jako její nosnost. Vega C dokáže na LEO (tedy nízkou oběžnou dráhu Země) vynést celkem až 2300 kilogramů nákladu. A každé „kilo“ musí někdo zaplatit. Proto bylo dosud vypouštění malých experimentálních satelitů relativně obtížné. Jejich autoři se většinou museli přidat k nějakému jinému většímu projektu, kde na ně zbylo místo. S novým brněnským adaptérem, který unese až 1 500 kilogramů, se o náklady rozdělí desítky projektů a institucí. Záleží na velikosti satelitů a použitém modulu dispenzoru.

V rámci nového programu Vega Small Spacecraft Mission Service (SSMS), který s dispenzerem počítá, tak ESA přejde na jakousi „sdílenou jízdu“ a výrazně nižší ceny „letenek“. Tak to alespoň vidí Giorgio Tumino, který má vývojové programy v Evropské kosmické agentuře na starosti.


23. března 2020: Raketa VEGA společnosti Arianespace odstartuje splnit misi Small Spacecraft Mission Service (SSMS), na nízkou oběžnou dráhu vynese 42 mikrosatelitů, nanosatelitů a cubesatů. Mise odstartuje v Guiana Space Center poblíž Kourou ve Francouzské Guyaně ve 21:51 místního času (24. března 2:51 českého času).
Sledujte start živě.

EDIT 24. 3. 2020: Start rakety VEGA byl kvůli pandemii COVID-19 odložen na neurčito.


Zatímco mechanický systém a konstrukce vznikla ve společnosti SAB Aerospace, kompletní výrobu a integraci kabelových svazků, čidel a senzorů měla na starosti sousední G.L. Electronic. Obě firmy sídlí na jedné adrese a sdílí i společně čisté prostory nutné pro finální montáž satelitů.

Elektrostatická podlaha a žádný prach

Na první pohled to tady vypadá jako na operačním sále. Nad stoly s mikroskopy se sklání postavy v bílých pláštích, rouškách, rukavicích a ochranných čapkách. Povinná norma ISO 8 mimo jiné předepisuje, že ve vzduchu může být maximálně 100 000 prachových částic na metr krychlový. V čisté montážní hale se navíc sleduje i stálá teplota, vlhkost a tlak. Veškerá data se reportují přímo do ESA, která přísně dohlíží na to, zda během výroby, montáže nebo skladování nebyly některé parametry překročeny.

02_IMG_4886

Nutností je elektrostatická podlaha, obuv i oblečení (pláště z uhlíkových vláken), případně speciální náramky a uzemnění, které fungují jako „hromosvod“ tak, aby nedošlo k poškození součástek případným výbojem statické elektřiny.

Uprostřed laboratoře stojí přesná na 3D tiskárně vytištěná maketa optické části meteorologického satelitu MetOp-SG (Meteorological Operational Satellite – Second Generation) v měřítku 1:1. MetOp-SG je jedna ze šesti budoucích družic, kterou ESA a EUMETSAT vypustí v letech 2022 až 2037. Ve společnosti G.L. Electronic pro tyto mise projektují a vyrábí kabelové svazky už nyní.

03_IMG_4916

Teorie není praxe

V praxi se běžně pro oplet kabelů u letového hardwaru používá hliníková fólie. Je lehká, což je pro cokoliv vynášeného do kosmu klíčová vlastnost, ale také problematická v ohybu. V ostřejších úhlech může prasknout. A právě to se při testech na maketě satelitu MetOp-SG naštěstí včas projevilo. Veškeré vedení neboli trasování kabelů pochopitelně dopředu přesně předepisuje zadavatel. Jenže v místě, kde dochází k propojení dvou určitých elektronických jednotek se to při použití hliníkového krytí ukázalo jako problematické. Zkušební zapojení ukázalo, že při dodržení trasování vážně hrozí poškození opletení kabelu otěrem o ostatní součásti. Proto bylo pro tuto část zvolena odolnější kovová ochrana.

04_IMG_4897

Právě kvůli odhalení podobných nedostatků musí družice vždy projít čtyřmi fázemi, než se pošle do vesmíru. Nejprve se vyrobí její strukturální model a na něm výrobce testuje, zda se počítačové výpočty a simulace namáhání konstrukce shodují se skutečnými reakcemi výrobku s plánovanou zátěží (místo aparatury se umístí chytrá závaží). Celek se otestuje například na vibračním stole.

Druhou fází je elektrický model. Na něm se zjišťuje, zda navržené elektrické propojení skutečně funguje. Předposlední fází je pak takzvaný kvalifikační model. Pro návrh kabelových svazků v G.L. Electric je to právě 3D výtisk části satelitu se zaintegrovanými finálními kabelovými svazky, čidly, atd.

05_IMG_4905

Na něm se provedou vibrační testy a testy odolnosti proti ostatním vlivům v klimatické komoře. Zde musí zapojení a další komponenty přestát podle přesného předpisu ESA několik set cyklů, kdy například teplota opakovaně kolísá v rozmezí -55 až +100 stupňů Celsia, atd. Tím se ověří, že zvolené použité materiály a spoje jsou navrženy a zkonstruovány správně. Zjednodušeně řečeno, někdy se přijde na to, že je například potřeba na určitá místa aplikovat více lepidla, aby vibrace při startu aparaturu neodpojila. Pro zajímavost dodejme, že plastové spojky svazující více kabelů dohromady, které vidíte na snímcích, jsou skutečně jen ty „obyčejné z hobby marketu.“ Ty, které se na finálním letovém modelu vydají do vesmíru, od nich na pohled téměř nerozeznáte. Jsou však vyrobeny z certifikovaného materiálu a vydrží tedy i předepsané výkyvy teplot a další negativní vlivy. Obrovský rozdíl je pochopitelně i v ceně.

06_IMG_4909

Veškeré propojení a komponenty jsou zdvojené. V případě, že jeden okruh selže, druhý musí pracovat bez problémů. Tam nahoře nejsou opravy možné. I proto má G.L. Electronic vlastní pracoviště kontroly kvality, kde se kontroluje krok za krokem pin po pinu, konektor po konektoru.

Kosmické kafe

Kromě již zmíněných kabelových svazků má společnost G.L. Electronic kvalifikaci od ESA i na ruční osazování desek plošných spojů. Díky tomu, že je výroba firmy uzpůsobena i na malé zakázky, pracují v Brně občas i na velmi netradičních projektech. V roce 2015 tak například na zásobovací lodi Dragon společnosti SpaceX odstartoval na ISS i speciální kávovar – ISSpresso. Ačkoliv vše se odehrálo pod světoznámou značkou Lavazza, elektronika stroje se vyráběla v Česku. Pro ostatní oslovené výrobce byla zakázka příliš malá a tedy i neekonomická.

08_IMG_4970

K získání kvalifikace přitom musela firma projít řadou obtížných testů, kterým byla podrobena takzvaná kvalifikační deska. Ta na vybraných součástkách demonstruje provedení jejich montáže, nebo zjednodušeně řečeno připájení. Jednotlivé komponenty musí opět bez poškození podstoupit vibrační i teplotní testy. Netestují se přitom samotné součástky, ale jejich upevnění na desce.

07_IMG_4951

Vždy po určitém počtu cyklů se kvalifikační deska podrobí inspekci, zda testy prošla. Podle předepsaných postupů se rozřeže a spoj po spoji, součástka po součástce, pin po pinu se opět zkontroluje, zda vše vydrželo.

Text a foto: Jan Kužník

Odpovědět