¿Cuáles son algunas pautas/prácticas de diseño comunes para combatir los efectos eléctricos de la carga de la nave espacial (p. ej., ESD, desplazamiento del plano de tierra)? ¿Es para centrarse en piezas más resistentes y reducir la resistencia/impedancia en el camino a tierra, o hay otras pautas/estrategias de diseño?
Con respecto a la puesta a tierra en la ISS,
Los paneles solares de la estación espacial funcionan a 160 V CC. Cuando los arreglos están produciendo energía, la estructura de la estación también tenderá a flotar a un voltaje cercano al voltaje del arreglo. En estas condiciones, la estación espacial podría estar sujeta a problemas como la formación de arcos desde su superficie hacia el entorno circundante, o la formación de arcos hacia un astronauta. Para evitar estos problemas, la estructura se ha puesto a tierra con una Unidad de Contactor de Plasma (PCU). Para proteger a los astronautas de los peligros de descargas eléctricas, la PCU se opera durante todas las caminatas espaciales.
La PCU actúa como una varilla de conexión a tierra eléctrica para conectar la estructura de la estación espacial al entorno local y disipar las cargas de la estructura de manera inofensiva. Los ingenieros de Glenn [NASA Glenn Research Center - ed.] diseñaron, fabricaron, probaron e instalaron el conjunto de cátodo hueco, que es el componente crítico de la PCU. El conjunto de cátodo hueco realiza esta función convirtiendo una pequeña cantidad de gas en iones y electrones y descargando esta corriente al espacio. La corriente lleva consigo el exceso de electrones que crearon la carga superficial.
De la hoja informativa de la NASA PS-00537-0811, "Powering the Future" .
Mi suposición es que también se operaría durante los procedimientos de acoplamiento, para minimizar la ESD y la diferencia de potencial de tierra entre la ISS y la nave espacial de acoplamiento.
También eche un vistazo a "Principles of Space Instrument Design", Cruise, AM et al., Cambridge Uni Press, ISBN 0521451647. Hay un capítulo sobre electrónica. (Todavía no lo he leído, solo lo ordené hoy).
Dentro de las atmósferas de naves espaciales tripuladas, la mitigación de ESD muy probablemente sería una función del control ambiental a través de humidificadores.
ACTUALIZACIÓN 31 de enero de 2016:
Consulte el Capítulo 3, específicamente la sección 3.2 Directrices de diseño , del libro definitivo de la serie de ciencia y tecnología espacial JPL de la NASA : Guía para mitigar los efectos de carga de naves espaciales , Henry B. Garrett, Albert C. Whittlesey, junio de 2011, 244 páginas.
Este documento describe las mejores prácticas de la NASA para la puesta a tierra eléctrica y el manejo de ESD en cohetes.
La NASA también estudió los efectos electrostáticos a bordo de la nave espacial Apolo, su diseño final incluía varias medidas para reducir la carga estática, por ejemplo:
Las precauciones que tome variarán según la aplicación/órbita, etc. Sería prudente dedicar algún tiempo a investigar esto; es un gran tema y una causa de muchos fracasos modernos. ¡No confíes en los consejos de este foro! Hecho ese descargo de responsabilidad, aquí hay algunas ideas para comenzar.
Infórmese sobre el medio ambiente y los estándares de las agencias para la mitigación. Realmente, usted, o alguien en su organización, debería estar al tanto de esto, vale la pena preguntar. Pruebe esto para obtener una lista de documentos .
Como guía muy aproximada, generalmente se considera que el cuerpo de un satélite proporciona algún tipo de protección. Por lo tanto, se necesitan electrones de alta energía para entrar, lo que se denomina "carga interna", mientras que los electrones de baja energía todavía causan la carga superficial.
Tres modos de falla muy amplios vienen a la mente:
Carga de material dieléctrico Esto puede ocurrir por carga superficial o carga interna. Esto es difícil de hacer en la práctica, está en todas partes en el arnés, aunque tener un aislador con fugas leves puede ayudar.
Carga de metal flotante Los efectos pueden ser descargas más grandes y dañinas que las de una acumulación en el dieléctrico, aunque de nuevo puede ser de carga superficial o interna. Ejemplos del mundo real de características de diseño que presentan un riesgo suficiente de activación de ESD (en GEO) para que cada una justifique una conexión a tierra:
cada capa de kapton aluminizado en una manta
insignia metálica en un paquete IC (o eliminación de la insignia)
pines del conector sin usar
Trifásico En lugares donde hay un alto voltaje entre dos conductores, una pequeña descarga de un dieléctrico cercano puede producir una breve bocanada de plasma y, por lo tanto, desencadenar una descarga sostenida entre los rieles de alimentación. Conocido por causar mucho daño. Creo que se asocia más a menudo con la carga de superficie.
Cazador de ciervos
mi otra cabeza
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