El 4 de julio de 2020, el cohete Electron de Rocket Lab sufrió un fallo en el lanzamiento que provocó la pérdida de siete satélites. Una mayor resistencia en uno de los conectores hizo que se recalentara, derritiendo el material antivibraciones que lo recubría. A continuación, las vibraciones produjeron una desconexión que impidió que llegara corriente a la turbobomba. Los conectores experimentan tensiones extremas en todas las fases de las misiones espaciales. En este artículo, Alex Raymond, jefe de producto del especialista en interconexión PEI-Genesis explica las distintas fases de una misión espacial a la Luna, las dificultades a las que se enfrentan los conectores y las medidas que toman los fabricantes para garantizar que resistan unas condiciones tan duras.
• 3,2,1... Despegue
Los motores principales y los cohetes propulsores se encienden con gran estruendo y todos los componentes de la nave experimentan intensas vibraciones. Estas vibraciones producen sacudidas que pueden afectar a la integridad de los conectores y a su funcionalidad. Además, los rápidos cambios de temperatura y presión durante el lanzamiento pueden hacer que algunos de los materiales que sellan los conectores se expandan y contraigan, aflojando los contactos y provocando desperfectos en las conexiones.
Para superar los retos del lanzamiento, los conectores deben estar diseñados con precisión y robustez. Se utilizan sistemas de acoplamiento, como tornillos niveladores, mecanismos de enclavamiento y acoplamientos de bayoneta, para garantizar conexiones seguras incluso en condiciones de vibración extrema. Las juntas herméticas y los materiales aislantes avanzados protegen los conectores de los cambios de temperatura y presión.
• Escapar de la atmósfera
Cuando la nave espacial comienza a salir de la atmósfera terrestre, se apaga el motor principal, disminuyen las vibraciones y se desecha la primera fase. A continuación, la segunda fase se propulsa hacia una órbita terrestre baja. Sin embargo, los conectores se enfrentan a más dificultades en este entorno extremo.
Cuando la nave pasa de la luz solar a la sombra se producen ciclos térmicos que hacen que las temperaturas fluctúen entre -65 y +125 grados centígrados en órbita terrestre baja. El casi vacío creado por la falta de atmósfera provoca la desgasificación de los polímeros del interior de los conectores, liberando compuestos orgánicos volátiles (COV) que pueden afectar a otros componentes. El magnetismo residual de los metales utilizados en los conectores puede provocar numerosos errores de lectura de los instrumentos, por ejemplo, fallos críticos en la navegación y la generación de energía.
Los conectores diseñados para aplicaciones espaciales en órbita terrestre baja y más allá deben poseer propiedades aislantes que soporten temperaturas extremas. Afortunadamente, muchos de los conectores están situados dentro de la nave, lo que significa que también están aislados por otros componentes. Una de las soluciones para órbitas terrestres bajas son los conectores de grado espacial D38999 (Clase G) con una temperatura de funcionamiento de -65 a +200 grados centígrados. Pueden combinarse con distintos accesorios de categoría espacial, como tubos termorretráctiles y carcasas traseras.
Para evitar el problema de la desgasificación, los fabricantes deben extraer los COV antes del lanzamiento. Esto se consigue sometiendo los conectores a temperatura elevada en un horno sellado al vacío.
Entre los conectores metálicos fabricados específicamente con bajo magnetismo residual se encuentran los D-Subs espaciales de Positronic. Estos conectores cumplen las especificaciones MIL-DTL-24308 de clase M para D-Subs y las pruebas estándar de desgasificación NASA-RP-1124. Las pruebas se llevan a cabo utilizando un fluxómetro de acuerdo con los requisitos de calificación espacial de la NASA para componentes eléctricos.
La Cooperación Europea para la Normalización Espacial establece los materiales adecuados para su uso en el espacio en su norma de garantía de productos espaciales. Por ejemplo, explica que en los equipos espaciales y de apoyo en tierra deben evitarse metales volátiles como el cadmio, el cinc y el estaño, pues se sabe que forman microfibras en el vacío. Los recubrimientos porosos, como los bañados en oro sobre plata, también plantean riesgos y no deben utilizarse en vehículos espaciales.
• Alunizaje
Cuando la nave espacial se aproxima a la superficie de la Luna se encienden los propulsores para frenar el descenso, levantando enormes cantidades de polvo que recubren la superficie de la nave y de los conectores externos.
Las partículas de polvo pueden infiltrarse en los conectores y acumularse en las superficies de contacto, las clavijas y las cavidades. Esto puede provocar un contacto eléctrico deficiente, un aumento de la resistencia e incluso la pérdida intermitente o total de la transmisión de la señal. Los conectores contaminados pueden producir errores en los datos, degradación de la señal, reducción del rendimiento general del sistema o fallos completos.
En el diseño del conector se pueden integrar juntas, juntas tóricas, carcasas traseras y fundas termorretráctiles para evitar la entrada de polvo y mantener las conexiones herméticas. Además de proteger contra los cambios de presión, los conectores sellados herméticamente impiden la entrada de polvo y otras partículas.
PEI-Genesis, distribuidor de conectores de valor añadido, mantiene sólidas relaciones con fabricantes de conectores de grado espacial. Como asesor de confianza, la empresa adapta soluciones para misiones únicas, aprovechando su amplio inventario para conseguir un acceso rápido. Marcas como Positronic, Amphenol y Souriau ofrecen opciones versátiles para uso aeroespacial, militar y médico.
Si desea más información sobre el papel de PEI-Genesis en el suministro de conectores para aplicaciones espaciales, así como sobre su experiencia en el asesoramiento de clientes sobre las complejidades de la selección y la personalización de conectores, visite www.peigenesis.com.
• Acerca de PEI-Genesis: PEI-Genesis es un proveedor mundial líder de soluciones de conectores y cables diseñados a medida. PEI colabora con sus clientes desde el diseño hasta la entrega. Diseñamos soluciones personalizadas de conectores y cables que se ajustan a los requisitos de su aplicación específica y las suministramos con un servicio, una velocidad y una calidad constante sin competencia en el sector.
