Considerazioni chiave per la progettazione di connettori elettrici destinati all’uso nello spazio

Dalle temperature estreme, calde e fredde, alla pressione che rasenta il vuoto, le apparecchiature utilizzate nello spazio si trovano a dover affrontare numerose problematiche. Inoltre, a complicare ulteriormente la situazione, qualsiasi attrezzatura utilizzata nello spazio è assolutamente inaccessibile ai fini della manutenzione. Se un qualsiasi componente si rompe o si disconnette, ciò può mettere a rischio l’intera missione. Sean Fitall, senior product manager di PEI-Genesis, azienda specializzata in connettori elettrici per lo spazio, illustra le considerazioni particolari da fare nella progettazione di connettori elettrici adatti allo spazio.

Quando un connettore elettrico è necessario per applicazioni oltre l’atmosfera terrestre, spesso deve essere qualificato per lo spazio. Si tratta di connettori ad alte prestazioni che vengono sottoposti a test rigorosi per verificare l’assenza di problemi, come il degasaggio e il magnetismo residuo, e che offrono prestazioni e affidabilità superiori in condizioni operative difficili. Inoltre, i connettori qualificati per lo spazio devono essere leggeri, compatti e in grado di resistere ad ambienti difficili, come le temperature estreme e le vibrazioni che si verificano durante il decollo.

Degasaggio

Il degasaggio è un grosso problema per i connettori di tipo spaziale. Nel corso del tempo materiali come elastomeri e plastiche possono rilasciare lentamente composti organici volatili (VOC) sotto forma di gas o vapori. Questi VOC si traducono in una contaminazione che può avere un impatto negativo sulle prestazioni delle apparecchiature mission-critical. Ad esempio, possono privare la plastica di alcune delle particelle che contribuiscono a tenerla insieme, rendendo i componenti più fragili e riducendone direttamente la durata prevista. Inoltre, possono causare la formazione di condensa sulle superfici all’interno del veicolo spaziale, come i sensori e le lenti delle telecamere.

E visto che la sostituzione dei connettori danneggiati e la pulizia dei sensori laminati richiederebbero l’impiego di un altro razzo del costo di svariati milioni di dollari, evitare il degasaggio è un requisito essenziale. La soluzione consiste nell’estrarre i VOC prima del lancio. In genere, ciò si ottiene trattando i connettori a una temperatura elevata in un forno sigillato sottovuoto. Al termine di questo processo, i connettori vengono collaudati per verificare che soddisfino i severi requisiti delle applicazioni spaziali, aerospaziali e militari.

Magnetismo residuo

Il magnetismo residuo può interferire con le prestazioni delle apparecchiature circostanti e causare false letture, che potrebbero essere catastrofiche a seconda delle apparecchiature e dei sensori coinvolti. Per questo motivo, i connettori per uso spaziale devono soddisfare i requisiti relativi al magnetismo residuo.

I connettori metallici costruiti specificamente con un basso magnetismo residuo includono i connettori D-Sub spaziali Positronic. Questi sono conformi alle specifiche di contatto definite dalla NASA, nonché alle specifiche MIL-DTL-24308 di classe M per i D-Sub e ai test standard di degasaggio NASA-RP-1124. I test vengono eseguiti con un flussimetro secondo i requisiti spaziali della NASA per i componenti elettrici.

I connettori spaziali devono soddisfare alcuni dei requisiti più stringenti per quanto riguarda le caratteristiche di importanza critica, come il degasaggio dei connettori, il magnetismo residuo, la schermatura EMI-RFI, la capacità di sigillare l’ambiente, le dimensioni compatte e, soprattutto, l’affidabilità delle prestazioni. Linee di prodotti come i marchi Positronic ed Hermetic sono opzioni particolarmente interessanti, non solo per i veicoli spaziali, ma anche per le applicazioni aerospaziali, militari e mediche.

PEI-Genesis fornisce soluzioni per soddisfare le esigenze di progettazione di connettori qualificati per lo spazio. Oltre ai prodotti standard del settore, PEI-Genesis è in grado di effettuare il degasaggio delle versioni nichelate elettrolitiche dei MIL-DTL-38999 per convertirli in connettori di classe G D38999 di livello spaziale. I suoi impianti di produzione dispongono di attrezzature  che consentono di effettuare il degasaggio di un connettore in poche ore, anziché in settimane.

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