雷神空间与机载系统正在积极推进这一系统,因为该系统具有有益的探测器化学特性。砷掺杂硅 (Si:As) 焦平面为长波红外 (LWIR) 天文学和地球传感应用提供了卓越的性能;然而,操作需要低温冷却至 12 K 以下。现有的最先进的空间和机载闭式循环低温冷却器系统通常无法同时将所需负载保持在 12 K / 55 K 以下,因此通常采用储存制冷剂系统。所需制冷剂的数量相当大,很容易超过仪器的质量和体积。因此,发射质量和体积限制对任务寿命产生了严重限制。因此,闭环低温解决方案不仅可以提供更小的质量和体积,还可以提供更长的任务寿命和更低的物流成本。迄今为止,雷神公司已经设计、建造和测试了三种不同的热机械单元 (TMU),以满足 Si:As 和其他系统的要求:AFRL 资助的高容量-RSP2 (HC-RSP2)、IRAD 资助的 LT-RSP2 和生产 LT-RSP2。
目前已在太空中部署和开发未来部署的各种航空航天冷冻冷却器设计所证明的,可变的有效负载要求促使人们需要广泛选择的冷冻冷却器类型和尺寸。反向Brayton,Stirling,Pulse Tube和Joule-Thomson是最常见的类型,以及这些类型的混合组合,例如Cryocoolers的Raytheon Stirling / Pulse Tube Tage(RSP2)系列。这些类型中的每一种都体现了其独特的优势,其相关性和重要性是有效载荷依赖的功能。工作温度,热负荷,制冷阶段的数量,有效载荷物理配置和最大允许的发射振动是关键有效负载要求的示例,可驱动选择最佳冷冻机类型和大小的选择。另一个关键因素是采购成本,特别是对于需要低温制冷的新兴类别的“响应空间”红外传感器。本文讨论了各种冷冻机类型的优势和劣势,以及如何将这些特性与用户在有效载荷要求上的最大优势保持一致。
公司将可配置、高功率电机驱动器与精确遥测功能相结合,设计易于抗辐射。位于低温冷却器附近的遥测聚合单元 (TAU) 通过在本地数字化传感器数据以传输回控制器,最大限度地减少了敏感低温冷却器反馈的衰减和污染,而主控制单元 (MCU) 中的多个 500 W 驱动通道以高达 95% 的效率提供功率波形。模块化设计概念允许在需要额外通道时添加驱动卡,或移除驱动卡以减小尺寸、重量和功耗。TAU 包含多达 14 个外部传感器,总数据速率高达每秒 800,000 个样本,由控制软件动态分配给任何遥测组合。可以通过安装商用组件或利用替代控制方案降低抗辐射控制器组件的成本来实现低成本版本的电子设备。在雷神公司进行了一次铜板演示,其中驱动了高容量 RSP2 (HC-RSP2) 低温冷却器,温度和振动控制回路在高功率和低温下关闭。本文讨论了 MACE 的开发、测试和经验教训。
Iris Technology Corporation 开发的模块化高级低温冷却器电子设备 (MACE) 系统将可配置的高功率电机驱动器与精确遥测功能相结合,其设计可承受辐射加固。位于低温冷却器附近的遥测聚合单元 (TAU) 通过在本地数字化传感器数据以传输回控制器,最大限度地减少了敏感低温冷却器反馈的衰减和污染,而主控制单元 (MCU) 中的多个 500 W 驱动通道可提供高达 95% 效率的功率波形。模块化设计概念允许在需要更多通道时添加驱动卡,或移除驱动卡以减小尺寸、重量和功耗。TAU 集成了多达 14 个外部传感器,总数据速率高达每秒 800,000 个样本,由控制软件动态分配给任何遥测组合。可以通过安装商用组件或利用替代控制方案来降低抗辐射控制器组件的成本,从而实现电子设备的低成本版本。雷神公司进行了一次演示,演示中驱动了高容量 RSP2 (HC-RSP2) 低温冷却器,温度和振动控制环路在高功率和低低温下关闭。本文讨论了 MACE 的开发、测试和经验教训。
