Shape memory legeringsteknologi fører til energieffektiv CubeSat

Et team af seniorer fra University of North Texas College of Engineering har skabt et energieffektivt system til styring af solpaneler på CubeSats ved hjælp af en nikkel-titanium formhukommelseslegering.

Deres design slog hold fra ni andre universiteter til at indtage førstepladsen ved CASMART 3rd Student Design Challenge i Tyskland. Den internationale ingeniørkonkurrence for bachelor- og kandidatstuderende bad hold om at skabe innovative teknologier ved hjælp af formhukommelseslegering.

CubeSats, nogle gange kaldet mikrosatellitter, kan være så lille som en 4-tommer terning. De bruger ofte hylde-dele og er billige at lancere i lavt kredsløb om jorden. CubeSats kan bruges til alt fra generel forskning til kommunikation og jordobservation.

Formhukommelseslegeringer har evnen til at ændre deres form som reaktion på temperaturændringer. Disse ændringer kan bruges til at skubbe, træk og drej en CubeSats solpaneler uden behov for sofistikerede bevægelige dele og stort strømforbrug. Legeringen fylder mindre end hydrauliske eller pneumatiske systemer og ved at eliminere pumper, gear, væsker og tætninger, der er færre dele at fejle.

"Mængden af ​​strøm, der er tilgængelig i CubeSats før installation af solpaneler er meget, meget begrænset, " sagde Michael Ayers, en maskin- og energiingeniør senior. "Indtil det går i sol, CubeSat er i bund og grund en telefon uden oplader. Når batteriet er væk, det er overstået."

Systemet designet af Ayers, og andre studerende ved Institut for Mekanik og Energiteknik, Brittany Thurstin, Kelsa Adams, Jordan Barnes, Robert Boone og David Evers åbner, lukker og flytter en CubeSats solpaneler i rummet ved hjælp af kun 20 watt batteristrøm.

"Til dette projekt, vi udviklede tre separate formhukommelseslegeringsmekanismer til vores CubeSat, ved navn Penny, en tilbageholdelsesmekanisme, der holder solpanelerne på plads under opsendelsen, en implementeringsmekanisme, der udvider solpanelerne ud i rummet og en aktuator, der flytter panelerne for at følge solen, " sagde Thurstin. "At bruge en minimal mængde elektricitet giver al den mekaniske energi, der er nødvendig for at få satellitten op at køre. Vi byggede faktisk en CubeSat for at vise, hvordan formhukommelseslegeringssystemet ville fungere."

Ud over at kontrollere solpaneler på CubeSats, UNT-holdenes forskning har anvendelse i industrier som luftfart, bilindustrien, plads, biomedicinsk og mange andre.