fiber optik jiroskop seçimi, uzayın aşırı ortamına uyum sağlayabilme açısından hassasiyet, dayanıklılık ve adaptasyona özel önem verilmesini gerektirir. Uzaydaki IMU'lar, alçak Dünya yörüngesi uydularından derin uzay sondalarına kadar çeşitli uygulamalar için navigasyon, yönlendirme ve denge sağlamanın temelini oluşturur. Deneyimlerime göre, doğru IMU özellikleri, özellikle doğruluk, şok ve sıcaklık toleransı ve radyasyon dayanıklılığı açısından görev gereksinimlerine bağlıdır.
Uzay sınıfı FOG IMU'lar, ultra düşük sapma kayması (tipik olarak 0,01 deg/h'nin altında), 0,01 deg/√h'nin altında açısal rastgele yürüyüş (ARW) ile olağanüstü hassasiyet, 10.000 g'ye kadar şok toleransı ve -40°C ila +70°C çalışma sıcaklığı aralıkları gerektirir; ayrıca özel ihtiyaçlar için daha fazla özelleştirme yapılabilir.
Bu makalede, uzayda kullanılan FOG IMU'larının standartlarını, uygulamalarını ve seçim kriterlerini inceleyeceğiz.
İçindekiler
Uzay uygulamaları için fiber optik jiroskop atalet ölçüm üniteleri neden önemlidir?
Fiber optik jiroskop atalet ölçüm birimi (IMU), uzun süreler boyunca yeniden kalibrasyona gerek kalmadan kararlılık, dayanıklılık ve minimum sapma sunduğu için uzay uygulamaları için idealdir. Mekanik olmayan, ışık tabanlı teknolojileri, açısal hareketi yüksek hassasiyetle ölçmek için optik fiberler içindeki girişimden yararlanır; bu da onları uzun süreli görevler için sağlam ve kararlı hale getirir. İşte bu yüzden vazgeçilmezdirler:
- Ultra Düşük Sapma Kayması ve Yüksek Hassasiyet : Uzay sınıfı FOG IMU'lar, zaman içinde doğru konumlandırmayı korumak için gerekli olan, genellikle 0,01 derece/saat'in altında ultra düşük sapma kayması elde eder. Hassasiyetleri, genellikle 0,01 derece/saat'in altında olan düşük ARW ile desteklenir ve küçük değişikliklerin doğru bir şekilde yakalanmasını sağlar. Bu özellikler, uydu hizalaması gibi tutarlı hassasiyetin önemli olduğu görevler için onları uygun hale getirir.
- Radyasyona Dayanıklılık : Uzayda radyasyon elektronik cihazların performansını düşürebilir. 100 krad'a kadar radyasyon toleransı, FOG IMU'larını kozmik ışınlar ve güneş radyasyonu nedeniyle oluşabilecek performans düşüşlerinden korur.
Isı ve Şok Direnci : Uzaydaki FOG IMU'larının geniş sıcaklık aralıklarında (-40°C ila +70°C) çalışması ve fırlatma ve aşamalandırma için gerekli olan 10.000g'ye kadar kısa süreli, yüksek yoğunluklu piroşoklara dayanması gerekir.
Uzayda Kullanılabilir FOG IMU'ları için Temel Standartlar
Aşağıdaki tablo, uzay sınıfı FOG IMU'lar için termal direnç, şok toleransı ve radyasyon dayanıklılığını kapsayan genel endüstri standartlarını vermektedir. Bu değerler, belirli görev profillerine uyacak şekilde özelleştirilebilir.
| Özellik | Gereklilik | Açıklama |
|---|---|---|
| Termal Direnç | Çalışma Aralığı: -40°C ila +70°C, isteğe bağlı olarak -55°C'ye kadar ayarlanabilir | Yörüngede güneş ışığından gölgeye geçişteki ani sıcaklık değişimlerine dayanmak gereklidir. |
| Depolama Sıcaklığı | -55°C ila +85°C | Taşıma ve depolama sırasında bileşenlerin dayanıklılığını sağlar. |
| Şok Direnci | Kısa süreli piroşok olayları için 10.000 g; normal şoklar için ~30 g | Fırlatma kuvvetlerine ve patlayıcı aşama ayrılmalarına karşı koruma sağlar. |
| Titreşim Direnci | 20-2000 Hz aralığında 6,06 g RMS | Fırlatma sırasında oluşan titreşimler esnasında hizalamayı korur. |
| Radyasyona Dayanıklılık | 100 krad'a kadar TID | Uzun süreli radyasyona maruz kalmanın neden olduğu performans düşüşünü önler. |
Bu standartlar bir temel teşkil eder ancak görev gereksinimlerine bağlı olarak uyarlanmaları gerekebilir. Örneğin, jeostasyonel yörüngedeki bir uydunun radyasyon ve termal gereksinimleri, gezegen keşif aracından farklı olabilir.
Uzayda FOG IMU'ların Başlıca Uygulamaları
FOG IMU'ları, her birinin kendine özgü performans gereksinimleri olan çeşitli uygulamalar için vazgeçilmezdir:
| Başvuru | FOG IMU'nun Rolü |
|---|---|
| Uydu Yönlendirme Kontrolü | Uyduların sabit ve yönlendirilmiş kalmasını sağlar; bu da iletişim ve görüntüleme için hayati önem taşır. |
| Gezegenlerarası Navigasyon | Uzun mesafeli uzay görevleri sırasında ihtiyaç duyulan hassas yörünge ayarlamalarını destekler. |
| Gezegen Keşif Araçları | Gezegenin engebeli yüzeylerinde doğru navigasyon sağlar. |
| Fırlatma Aracı Yönlendirmesi | Yükseliş sırasında denge sağlayarak, yörüngeye yerleşmeye kadar yükün güvenliğini garanti eder. |
Bu uygulamaların her birinin kendine özgü ihtiyaçları vardır ve bu ihtiyaçlar genellikle özel IMU özelliklerini gerektirir. Örneğin, jeostasyonel yörüngedeki bir uydu, yüksek şok direncinden ziyade uzun vadeli sapma kararlılığına öncelik verebilirken, bir gezegen gezgini ek termal korumaya ihtiyaç duyabilir.
Uzay görevleri için doğru FOG IMU nasıl seçilir?
Uzay uygulamaları için bir FOG IMU seçimi yapılırken birkaç kritik parametre göz önünde bulundurulmalıdır. İşte başlıca faktörlerin bir özeti:
Uzay uygulamaları için, IMU'ların ultra düşük sapma kayması (tipik olarak 0,01 derece/saat'in altında) ve 0,01 derece/√saat'in altında ARW değerleriyle yüksek hassasiyet göstermesi gerekir. Bu, uzun süreli görevlerde bile yönelim verilerinin doğru kalmasını sağlar .- Şok ve Titreşim Direnci
10.000 g'a kadar piroşok toleransı ve 6,06 g RMS (20-2000 Hz) titreşim toleransı, fırlatma ve yörüngeye yerleştirme sırasında yaşanan kuvvetleri karşılamak için idealdir. Düzenli titreşim toleransı, IMU'nun hizalama sorunları olmadan sürekli stresler altında çalışabilmesini sağlar.
IMU'ların geniş termal aralıklarda, tipik olarak -40°C ile +70°C arasında çalışması ve 100 krad'a kadar radyasyon seviyelerine dayanması gerekir. IMU'nun alçak Dünya yörüngesinde veya derin uzayda olup olmayacağına bakılmaksızın, benzersiz görev profilleri için özel konfigürasyonlar mevcuttur .- Güç Verimliliği
Uzay araçlarının gücü sınırlıdır, bu nedenle verimli bir IMU (yaklaşık 4W) seçmek güç dağıtımını optimize eder. Kompakt tasarımlar ayrıca, özellikle daha küçük yüklerde, alan ve ağırlık kısıtlamalarını karşılamaya yardımcı olur.
Uzay uygulamaları için önerilen GuideNav FOG IMU'ları
GuideNav'ın uzay sınıfı IMU'ları yüksek hassasiyet, düşük sapma ve dayanıklılık sunar. Aşağıda listelenen her model, belirli görev ihtiyaçlarına uyacak şekilde özelleştirilebilir özellikler içerir:
| Model | Önyargı Kararlılığı | Dinamik Aralık | Açısal Rastgele Yürüyüş (ARW) | Çalışma Sıcaklığı Aralığı | Şok Direnci | Radyasyon Toleransı |
|---|---|---|---|---|---|---|
| GTF40 | 0,1 derece/saat | ±500°/s (özelleştirilebilir) | 0,01 derece/√saat (özelleştirilebilir) | -45°C ila +70°C (özelleştirilebilir) | 10.000 g piroşok için (özelleştirilebilir) | 100 krad TID (özelleştirilebilir) |
| GTF70A | 0,015 derece/saat | ±500°/s (özelleştirilebilir) | 0,003 derece/√saat (özelleştirilebilir) | -45°C ila +70°C (özelleştirilebilir) | 10.000 g piroşok için (özelleştirilebilir) | 100 krad TID (özelleştirilebilir) |
| GTF120C | 0,001 derece/saat | ±500°/s (özelleştirilebilir) | 0,0002 derece/√saat (özelleştirilebilir) | -45°C ila +70°C (özelleştirilebilir) | 10.000 g piroşok için (özelleştirilebilir) | 100 krad TID (özelleştirilebilir) |
GuideNav'ın FOG IMU'ları, Dünya yörüngelerinden gezegenler arası keşiflere kadar çeşitli uzay uygulamaları için tasarlanmıştır. Her model, farklı uzay ortamlarında optimum performans sağlamak için özel seçeneklerle sunulmaktadır.
Uzayda Kullanıma Uygun IMU'ların Seçimi İçin Ek Hususlar
Görev planlamacıları, standart özelliklerin ötesinde şunları da göz önünde bulundurmalıdır:
- Yaşam Döngüsü ve Bakım : Fırlatma sonrası erişilemez olan uzay sınıfı IMU'lar, uzun çalışma ömrü ve yüksek güvenilirlik sunmalıdır.
- Yedeklilik : Bazı görevler, kesintisiz çalışmayı sağlamak ve hem güvenilirliği hem de doğruluğu artırmak için yedek IMU'lara ihtiyaç duyar.
- Veri Arayüzü Uyumluluğu : Uzay araçları, sorunsuz entegrasyon için genellikle belirli veri arayüzlerine ihtiyaç duyar. RS-422 ve MIL-STD arayüzleri gibi yapılandırılabilir seçenekler mevcuttur.
