(Noticias Nanowerk) Ser ligero es esencial para las estructuras espaciales, en explicit para las herramientas utilizadas en satélites que ya son pequeños y livianos. La capacidad de realizar múltiples funciones es una ventaja. Para abordar estas características de una manera nueva, investigadores de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign integraron con éxito electrónica versatile con un brazo autodesplegable de tres capas que pesa sólo unos 20 gramos.
El estudio se publica en Cartas de Mecánica Extrema («Plumas compuestas ultrafinas, biestables y multifuncionales con electrónica versatile»).
«Es difícil integrar la electrónica comercial en estas estructuras súper delgadas», dijo Xin Ning, profesor aeroespacial en la Facultad de Ingeniería Grainger de la U. de I. «Hubo muchas limitaciones de ingeniería que se sumaron al desafío de fabricar la electrónica. capaz de soportar el duro entorno del espacio”.
Ning dijo que el concepto del trabajo comenzó en una conferencia hace unos dos años. Presentó su experiencia única en la creación de estructuras espaciales multifuncionales que integran componentes electrónicos livianos y flexibles.
“Llamó la atención de Juan Fernández del Centro de Investigación Langley de la NASA. Estaba haciendo una estructura de brazo para un proyecto CubeSat de Virginia Tech y vio la oportunidad de colaborar y agregar dispositivos multifuncionales a las estructuras en lugar de solo una estructura pura”, dijo Ning.
En última instancia, el auge para contener la electrónica se realizó en el Centro de Investigación Langley de la NASA, dijo Ning. Es un materials compuesto de fibra de carbono y epoxi de tres capas diseñado para ser extremadamente delgado, aproximadamente tan grueso como una hoja de papel. Se enrolla como una cinta métrica con energía almacenada en sus bobinas hasta que se despliega por sí solo en el espacio.
«Virginia Tech tenía requisitos específicos que debíamos seguir, algunos de los cuales creaban desafíos», dijo Ning. “Uno period la longitud. Querían tener líneas de alimentación y datos de más de un metro de longitud incrustadas en un materials compuesto del grosor de un papel. Probamos diferentes materiales y diferentes tecnologías.
“Finalmente, optamos por cables comerciales delgados recubiertos con aislamiento y funcionó. Creo que lo estábamos pensando demasiado al principio. Intentamos enfoques más difíciles y sofisticados, pero fracasaron. Esta fue una solución easy y confiable que utiliza cables disponibles en el mercado y fácilmente disponibles”.
Otro componente clave es un parche electrónico liviano y versatile con un sensor de movimiento, un sensor de temperatura y un LED azul, todos montados en la punta del brazo. Ning explicó que la electrónica necesitaba soportar las duras condiciones de vacío térmico del espacio y al mismo tiempo permanecer lo suficientemente versatile como para resistir el repentino despliegue del brazo enrollado. El sensor de movimiento monitorea el despliegue y la vibración del brazo, y el LED azul ayuda a las cámaras CubeSat a ver la estructura en el espacio una vez desplegada.
El equipo de Ning llevó a cabo simulaciones y experimentos completos en tierra para explorar la mecánica del brazo biestable con electrónica versatile, así como su despliegue y comportamiento de vibración. Ning dijo que estos estudios fundamentales podrían ofrecer información valiosa para futuros diseños de estructuras espaciales multifuncionales.
El CubeSat de tres unidades de Virginia Tech con brazo multifuncional tiene como objetivo su lanzamiento en 2025.
«También estamos trabajando para hacer que la electrónica versatile sea más duradera en el espacio: formas de proteger la electrónica para que esté operativa por más tiempo en el entorno espacial».
