새로운 슬립 링 어셈블리가 최고 수준을 충족합니다.

가혹한 우주 환경에서는 우주 엔지니어가 견고하고 안정적인 위성을 위한 특수 구성 요소와 재료를 조달해야 합니다. 이러한 많은 특수 구성 요소 중 특히 관심을 끄는 것 중 하나는 회전하는 위성의 배선 오류를 방지하는 슬립 링 어셈블리입니다.

최근 EPFL(École Polytechnique Federale de Lausanne)의 스위스 플라즈마 센터(SPC) 연구원들은 태양광 위성의 더 높은 전압을 견딜 수 있는 새로 설계된 슬립 링 어셈블리를 발표했습니다. 이 기사에서는 슬립 링 어셈블리, 위성에서의 역할, SPC의 새로운 연구에 대해 논의하겠습니다.

많은 전기 기계 장치, 특히 회전하는 장치에서 중요한 신뢰성 문제 중 하나는 배선입니다. 예를 들어 회전 표면에 고정 센서가 장착된 장치에서는 센서에 전원을 공급하고 I/O를 읽는 와이어가 꼬여 결국 정상적인 구성에서 파손될 가능성이 높습니다. 슬립 링 어셈블리는 이 문제를 해결하는 중요한 구성 요소입니다.

슬립 링 어셈블리는 움직이지 않는 구조물에서 회전 장치로 전원과 신호를 공급하도록 특별히 설계된 전기 기계 장치입니다. 표준 슬립 링 어셈블리는 회전 샤프트 주위의 일련의 견고한 금속 링으로 구성됩니다. 링이 회전함에 따라 고정 장치의 입력 와이어에 연결된 일련의 브러시 접점이 링과의 지속적인 연결을 유지하여 전기 신호 전도를 가능하게 합니다. 그런 다음 각 링은 샤프트에서 회전 가능한 출력 와이어에 연결됩니다.

위성이 지구와 제대로 작동하고 통신하려면 지구와 동일한 방향을 유지해야 합니다. 위성은 궤도에 있기 때문에 시간이 지남에 따라 방향이 자연스럽게 변경됩니다. 이 문제를 해결하기 위해 대부분의 위성은 일정한 간격으로 회전하여 정렬을 유지합니다.

슬립 링 어셈블리를 사용하면 내부 케이블이 고장날 위험 없이 위성이 자유롭게 회전할 수 있습니다. 위성에서 슬립 링은 시스템의 온보드 태양전지 어레이와 온보드 컴퓨터, 센서 또는 추진기 시스템과 같은 다른 구성 요소 사이에 전력을 제공하는 데 주로 사용됩니다.

슬립 링 어셈블리는 상대적으로 낮은 전압에서 작동합니다. 슬립 링이 200V에 도달하면 아크 발생 가능성이 크게 증가합니다. 이제 위성이 더욱 강력해지고 더 높은 전압이 필요함에 따라 유럽 우주국은 엔지니어들이 더 나은 슬립 링 솔루션을 고안하도록 도전하기 위해 APRIOM(고전압 메커니즘을 위한 고급 슬립 링) 프로그램을 시작했습니다.

이번 주 SPC 연구원들은 Beyond Gravity와 유럽 우주국의 지원을 받아 위성에 필요한 더 높은 전압을 견딜 수 있는 새로운 슬립 링 어셈블리를 성공적으로 설계했습니다. 새로운 링은 위성 슬립 링 어셈블리의 전압 범위를 현재 상태인 28~100V에서 최대 300~600V까지 끌어올린다고 합니다. 이 링은 이미 400~500V 및 8A 내에서 작동했습니다.

고전압 외에도 SPC의 슬립 링 어셈블리는 저압에서도 높은 성능을 발휘하여 최대 40kW의 전력을 전달했습니다. SPC는 아직 새로운 슬립 링 기술에 사용된 특정 설계 기술에 대한 세부 정보를 공개하지 않았습니다.

위성의 더 높은 전압에 대한 증가하는 요구를 충족하는 것 외에도 이 슬립 링 어셈블리에 대한 SPC 팀의 작업은 위성에 심각한 손상을 줄 수 있는 플라즈마를 생성할 수 있는 사건인 우주에서 전기 고장의 위험을 극복하는 것을 목표로 합니다.

위성은 발사부터 우주의 깊은 진공 상태까지 엄청난 압력 변화를 겪으며, 이는 진공 상태에 의존하는 전기 부품에 전체적으로 영향을 미칩니다. 과거 솔루션은 이러한 압력을 관리하기 위해 복잡한 전기 회로 구성에 의존했지만 이러한 회로는 위성 기능을 방해할 수 있습니다. 새로운 슬립 링 어셈블리는 극도로 낮은 압력(10-5mbar)에서 임계 압력 값(~1mbar)까지 작동할 수 있어 이 문제를 해결합니다.