Satelliidi testimine

Satelliidi testimine on protsess, mille käigus kontrollitakse satelliidi vastupidavust kosmose rasketele tingimustele ning samaaegselt võimet täita korrektselt talle pandud ülesandeid. Satelliidi testimine on kontroll toodangu vastavusest tellija esitatud ja muudele kehtestatud, sh rahvusvahelistele nõudmistele. Nõudmisi tavaliselt esitavad rahvusvahelised kosmoseagentuurid, nagu ESA-Euroopa Kosmoseagentuur ja NASA.

Tavaliselt jagatakse satelliidi testimine osadeks

• satelliidi alarühma taseme testimine
  • kosmose tingimuste taluvus
• alamsüsteemide testimine
  • komponentide test

Testimise ettevalmistus

Satelliitide testimine on kallis ja aeganõudev protsess. Suurte satelliitide test termo-vaakum kambrites on väga kulukas, samuti nagu erinevad radiatsiooni taluvuse testid. Enne konkreetse satelliidi testiga alustamist tuleb otsustada, milliseid teste sooritada. Testideks valmistumine on mitmeastmeline .Algfaasis toimub testide dokumentatsiooni kirjeldus.

Testimise nõuete kirjutamine

Järgmise etapi eesmärk on satelliidi tellija ettekirjutatud nõuetest tulenevate testimise parameetrite kirjeldamine. Näiteks võib ESA nõuda, et satelliidi eluiga on vähemalt viis aastat orbiidil kõrgusel 1000 km. Sellisest tingimusest on võimalik kirjutada testimise jaoks nõue, et satelliidi komponendid peavad vastu pidama radioaktiivse kiirguse doosile 100 Radi. ESA kasutab oma radioktiivsuse arvutustes simulatsiooni keskkonda SPENVIS.

Disain

Järgmine samm on testimiseks vajaliku varustuse disainimine. Kuna üldiselt on iga satelliidi projekt eelmisest erinev, siis on ka vajaminev testimisaparatuur erinev. Leidub ka mitmeid sama projekti järgi loodud satelliite, näiteks (GPS satelliidid). Nende puhul saab kokku hoida arenduskuludelt.

Testaparatuur jaguneb kahte rühma:

• Elektriline testimisaparatuur (ETA, EGSE(ESA))
• Mehaaniline testimisaparatuur (MTA, MGSE(ESA))

ETAt kasutatakse päikesepaneelide simuleerimiseks. See näitab, kuidas satelliit saab hakkama voolukõikumistega. Satelliidile saadetakse raadiokäsklusi, vaadeldakse süsteemi käitumist ja käskude jagamist alamsüsteemidele. MTA on satelliidi testimist toetav mehaaniline aparatuur, mille ülesanne on satelliidi transportimine, tõstmine või muu mehhaaniline tegevus. MTA disaini määrab ära satelliidi suurus (transpordikonteinerite suurus), raskus (tõstmiseks vajaliku aparatuuri soetamine) ja satelliidi vastupidavus maal valitsevatele tingimustele (mõningad satelliidi komponendid tuleb transportida vaakumis).

Disainimise käigus tuleb hoolikalt läbi mõelda ETA ja MTA omavaheline kokkusobivus.

ETA ja MTA kokkupanek ja testimine

Enne ETA ja MTA kasutamist tuleb kasutatav aparatuur kokku panna ja kontrollida, et see ei ole satelliidile ohtlik. Näiteks tuleb kontrollida satelliidi tõstmiseks kasutatava kraana vastupidavust satelliidi raskusele.

Äärmiselt oluline on, et testimise ajal on tagatud inimeste turvalisus. Inimesi on tavaliselt vaja kaitsta plahvatusohtlike kütuste ja radioaktiivsete ainete eest. Inimesi kaitsvad ehitised vajavad ka testimist, enne nende kasutusele võttu.

TRR

TRR (Test Readiness Review) on raport, mille eesmärk on kontrollida

• instrumentide konfiguratsiooni
• MTA ja ETA konfiguratsiooni
• ülejäänud testimisega seotud infot (protseduurid, testi kordused jne).

TRR on formaalne ülevaade missiooni käigust, kus kohtuvad tellija ja tootja ning vaatavad üle ja otsustavad, kas satelliit on valmis testimiseks.

TCR

TCR (Test Completion Review) on testimisjärgne raport, mis võtab kokku satelliidi testi ning raporteerib, kas satelliit on valmis orbiidile saatmiseks või vajab veel täiustusi.

Alarühma tasemel testimine (ATT)

ATT teste teeb iga alarühm ise, et kontrollida üksikuid satelliidi elemente ja nende sobivust üldisesse disaini. ATT teste tehakse jooksvalt satelliidi ehitamise käigus või siis, kui üks alarühm saab ehituslikult valmis. Kui satelliidi projektis on oluline kuluefektiivsus, siis mõistlik on teha rohkem ATT ja vähem satelliidi üleseid teste (SÜT). ATT võtab oluliselt vähema aega, nõuab vähem komplitseeritud testaparatuuri ning ei vaja nii suurt inseneride hulka. Sellist lähenemisviisi kasutavad paljud väikesed satelliite ehitavad firmad.

Enamlevinud eesmärk ATT tegemiseks on valitud komponentide testimine ning kontrollimine., Tavaliselt valitakse 5-10 komponenti ja proovitakse, milline neist sobib kõige paremini antud missiooni jaoks. Suuremate missioonide puhul võib ka testitavate komponentide hulk suurem olla.

Enamasti tehakse ATT käigus järgmisi teste:

• Radiatsiooni test Testi käigus kontrollitakse, kas elektrooniline komponent on vastupidav radiatsioonile. Kui mingi komponent pole varem kosmoses kasutuses olnud, siis on test kohustuslik. Kontroll on eriti tähtis oluliste komponentide puhul kommunikatsiooni ja juhtimissüsteemides.

• Funktsionaalne test Testiga kontrollitakse, kas komponentide tarkvara töötab ja on kooskõlas riistvaraga. On väga tavaline, et raudvara tööle panemine ning kasutusele võtmine on keerukas ja vigaderohke protsess. Eriti kui koos töötavad mitu komponenti. Üldjuhul on kõige raskem tuvastada vea allikat- kas tegemist on halva joodise, valede komponentidega: kondensaatorite / takistitega või on tarkvara veaga.

• UV-test Enamasti tehakse optikale ja erinevatele sensoritele, et kontrollida, kas sensorid ja erinevad optilised materjalid peavad UV-kiirgusele vastu. UV- kiirgusel on omadus muuta materjale läbipaistmatuks, mis on optilisele aparatuurile lubamatu.

• Temperatuuri test Kuna tavalised komponendid ei talu suuri temperatuurikõikumisi, siis on vaja neid testida. Kosmoses valitsev madal temperatuur on üldiselt väiksem ohuallikas kui sateliidi terviklik või osaline ülekuumenemine päikesekiirguse tõttu. Testida tuleb eelkõige komponentide ja alarühma vastupidavust kõrgetele temperatuuridele ja kiiretele temperatuurimuutustele.

Satelliidiülesed testid (SÜT)

Kui alarühmade ülesanne on ainult nende tegevusvaldkonda kuuluvate osade testimine, siis SÜT on mõeldud, kontrollimakskogu satelliidi tööd tervikuna. (Näide tavakoolist: matemaatikaõpetaja huvitub sellest, et õpilased oskaksid matemaatikat ning vene keele õpetaja loodab, et õpilased oskavad vene keelt; samas on direktorile oluline, et kõik lapsed oskavad väga hästi kõiki aineid).

SÜT põhikomponentideks on kosmosekeskkonna testid ja funktsionaalsed testid, mille eesmärk on kontrollida satelliidi vastavust tellija esitatud nõudmistele. Olulisel kohal SÜT-is on satelliidi vastavus kanderaketi nõuetele, kuna iga kanderaketi tüüp on teisest natuke erinev (kiirendus, vibratsioon jne).

Suuremate satelliitide ehitamisel on SÜTid selleks loodud alarühma hallata (ESA: AIV-assembly-integration-verification)

SÜT funktsionaalsed testid

Funktsionaalsete testide eesmärk on kontrollida, et kõik satelliidi osad töötaksid korrektselt. Test tehakse pärast satelliidi kokkupanemist, koormusteste (näiteks pärast termo-vaakumkambris olekut) või pärast transporti. Funktsionaalsete testide jaoks on enamasti tehtud automatiseeritud testid, mis kontrollivad süsteeme.

Keskkonnatestid

Keskkonna testide alla kuuluvad:

• Vibratsiooni test Eesmärk on kontrollida, kas satelliit peab vastu kanderaketi poolt tekitatud vibratsioonile ja mürale. On vaja kindlaks teha, kas satelliidi struktuuris tekib resonants, mis on väga destruktiivne satelliidi jaoks.
• Termo-vaakum test Testi eesmärk on kindlaks teha satelliidi vastupidavust kosmoses. Temperatuuri tsüklid ja vaakumisarnane keskkond on elektroonika komponentide jaoks väga kurnav, kuna toimub paisumine ja kokkutõmbumine, mis tekitab mehhaanilisi pingeid. Lisaks kipuvad erinevad materjalid, mis pole otseselt kosmose jaoks loodud, lenduma ning selle käigus rikuvad optikat. Vaakumitest on just mõeldud materjalide lendumise (out-gassing) avastamiseks.

• EMC (Electromagnetic Compatibility) test Eesmärk on kontrollida elektrilisi ja |magnetilisi omadusi. EMC testi abil on võimalik avastada, millised satelliidi eri osad segavad üksteist magnet- ja elektriväljadega. Näiteks võib kommunikatsioonisüsteem segada satelliidi asendi määramise süsteemi. Elektrivoolu toimel tekkivad magnetväljad võivad oluliselt mõjutada teisi alamsüsteeme, näiteks magnetomeetri näitu.

• Raketimootorite testid. Suurematel satelliitidel kasutatakse asendi ja orbiidi muutmiseks mootoreid (ioonmootoreid, plasmamootoreid, [[vedelkütus mootor|vedelkütusega] või gaasiga töötavaid mootorid), mis vajavad kontrollimist.

Testimise jagunemine faasidesse

ESA (Euroopa kosmoseagentuur) jagab satelliidi ehitusse mitmesse faasi

• Faas 0 Missiooni eesmärkide kirjeldus.
  • Faas 0 ei toimu ühtegi testiga seotud toimingut.
• Faas A Süsteemi parameetrite kirjeldus. Esialgsete nõuete kirjapanek.
  • Faas A toimub esialgsete testimisnõuete kirjapanek, aga ei laskuta veel detailidesse.
• Faas B Süsteemi detailsem kirjapanek. Täpsem kirjeldus, mida erinevad satelliidi alarühmad tegema peavad ja kuidas. Esialgne disaini kirjeldus.
  • Faas B toimub täpsemate testimisparameetrite kirjapanek, esialgse MTA ja ETA kirjeldus. Pärast faas B enam nõuetega ei tegeleta, toimub vaid nõuetejärgne ehitusprotsess. Kui on tegemist ESA projektiga, siis enamasti ESA annab pärast faas B-d projekti altöövõtjale üle.
• Faas C/D Siin toimub satelliidi tarkvara ja riistvara arendamine ning kokkupanek ja test. Selle faasi lõpuks peab satelliidi kosmosekõlblik versioon valmis olema.
  • Faas C toimub MTA ja ETA lõplik disain ja ehitus ning toimub alarühma tasemel testimine. Faas D lõpupoole toimuvad satelliidiülesed testid ning nende edukas läbimine on eelduseks faas E, satelliidi kosmosesse lennutamiseks.
• Faas E Lend kosmosesse ning aktiivne töö seal.
  • Maapealsete mudelitel võib toimuda veel erinevate tarkvaraliste uuenduste test, mison pigem teisejärgulised.
• Faas F Satelliidi mahakandmine. Missiooni lõpp või missiooni lõpp satelliidi purunemise tõttu

Välislingid

• Spacecraft System Engineering Third Edition – Autorid: Peter fortscue, John Stark, Grahm Swinerd
• Handbook of Space Technology – Autorid: Wilfried Lay, Klaus Wittmann, Willi Hallmann
• https://acc.dau.mil/ILC_TRR
• google.ee/url?sa=t&rct=j&q=trr%20test%20readiness%20review%20esa&source=web&cd=2&ved=0CCkQFjAB&url=http%3A%2F%2Fwww.rssd.esa.int%2FSB%2FROSETTA%2Fdocs%2Fswt6%2FPR-3281-CB.ppt&ei=8ya4Tuf1GJH14QTtq5nLAw&usg=AFQjCNGbRDlEShob5ZBZ3yKmsIm2Xalzvw&cad=rja (Rosetta, ESA)
• http://www.esa.int/esaCP/index.html