太空應(yīng)用是重大的工程挑戰(zhàn)。在選擇太空連接器時，評估風(fēng)險和潛在問題是該過程中的一個重要組成部分。

太空應(yīng)用帶來了許多工程挑戰(zhàn)，而組件選擇過程的一個重要部分包括正確地選擇空間連接器。在為太空應(yīng)用確定高可靠性的連接器和線纜組件之前，需要考慮許多因素。

顯然，一旦進(jìn)入太空，維修或更換零部件是不切實際的。因此，必須保證長期運行的可靠性，從而使故障風(fēng)險保持在絕對的最低限度。需要同時從不同角度來解決惡劣環(huán)境的可靠性，并且確定太空連接器和布線涉及到對應(yīng)用中涉及的屬性和已定義標(biāo)準(zhǔn)的透徹理解。如果不能有效地做到這一點，就有可能會在互聯(lián)技術(shù)上做出糟糕的決策，導(dǎo)致應(yīng)用失敗，并浪費大量的人力和物力。

機(jī)械魯棒性Mechanical robustness

太空應(yīng)用的硬件需要包括了解在發(fā)射期間施加在它們身上的沉重機(jī)械應(yīng)力。即使在發(fā)射后，作為由多個單元組成的小型衛(wèi)星在從發(fā)射器中噴射出來時，也會受到大型重力的影響。還有一種可能性是一旦進(jìn)入軌道，硬件可能會與現(xiàn)在圍繞地球運行的許多太空垃圾相撞。

基于所有這些，確定對沖擊和振動表現(xiàn)出很強(qiáng)彈性的太空連接器至關(guān)重要。建議采用高級固定裝置，包括鎖扣或螺旋鎖緊機(jī)構(gòu)。這將意味著配對的保留率可以大大提高。在可用的電路板空間很少的情況下，鎖存器將是首選，基于螺釘?shù)姆椒▽⑻峁└玫谋Ａ籼匦浴?/p>

熱相關(guān)問題Thermal-related issues

一旦發(fā)射升空，位于太空的硬件將暴露在極端的溫度變化中。例如，在地球靜止軌道上的衛(wèi)星將必須忍受其最外層的持續(xù)熱循環(huán)。有時它們會直接承受到太陽的輻射。相反地，當(dāng)它們處于地球的陰影下時，它們的溫度就會急劇下降。如果電子設(shè)備位于一個相對較大的航天器的中心深處，那么熱循環(huán)就不是什么問題了，因為直接的熱效應(yīng)將會低得多。然而，對于立方體衛(wèi)星(可能只有10厘米x 10厘米)或Pocket支架(外部尺寸為5厘米x5厘米)，可能整個都會感覺到?jīng)_擊。

研究連接器數(shù)據(jù)表上的規(guī)格，確定運行期間的最大和最低溫度范圍(而不僅僅是焊接耐熱性)。還應(yīng)尋找與熱浸泡和熱循環(huán)有關(guān)的試驗，因為這些試驗將提供額外的保證。

電氣特性Electrical properties

太空應(yīng)用的互連運行環(huán)境與地面上有很大的不同。這些組件將在真空或至少部分真空條件下運行，這將對其最大額定電壓產(chǎn)生影響。閃絡(luò)情況發(fā)生時的電壓取決于空氣分子的密度。因此，應(yīng)確定接頭在低氣壓下的電壓額定值。

材料科學(xué)方面The materials science aspect

如果連接器應(yīng)用于太空，那么它們必須表現(xiàn)出惡劣環(huán)境的可靠性，這從選擇合適的材料開始。金屬接觸點需要結(jié)合耐久性和高表面電導(dǎo)率水平。由于暴露在空間的真空中，漏氣可能是一個潛在的問題。這可能導(dǎo)致在接近真空條件下連接器的組成材料被釋放。因此，不必要的污染物可能被引入空間定位系統(tǒng)，影響敏感電子設(shè)備的性能，甚至可能導(dǎo)致對它們造成不可撤銷的損害。美國宇航局和歐洲航天局(ESA)都為其太空應(yīng)用中使用的材料提供了推薦的最大排氣量水平。在確定連接器型號之前，必須與制造商檢查特征材料是否保持在這些級別內(nèi)。

最小化尺寸和重量Minimizing size and weight

太空應(yīng)用系統(tǒng)必須在物理尺寸和有效載荷重量方面嚴(yán)格限制。火箭內(nèi)只能分配一定數(shù)量的空間和重量。參與立方體衛(wèi)星建造的工程師們希望盡可能將多的功能融入其設(shè)計中，但不超過商定的尺寸和重量限制。這就是為什么依賴于緊湊的、輕量級的組件。當(dāng)從合適的供應(yīng)商采購時，外殼使用塑料材料(而不是金屬)可以限制連接器的重量，同時仍然保持足夠的堅固性。

通過安裝具有直角配置的連接器，可以節(jié)省寶貴的空間。這使得連接器安裝于PCB邊緣，然后電纜可以沿著外部運行。結(jié)果是，電路板可以堆疊得更近在一起，因為它們之間不需要留出空間來安裝電纜。如果選擇了同時具有電源和信號傳輸觸點的連接器，則與這些功能相關(guān)的組件計數(shù)可以減半。另一種節(jié)省空間的方法是通過板對板連接器。這里的連接器被連接在一起，而不需要任何電纜接口。這也避免了額外線纜產(chǎn)生的有效載荷重量。

成本影響Cost implications

進(jìn)入太空耗費巨大。太空項目通常會包括航空級定制組件，但保持高度惡劣環(huán)境可靠性的要求必須與預(yù)算限制相平衡。工程師們現(xiàn)在希望在其設(shè)計中使用商用現(xiàn)成的(COTS)組件。這不僅從財務(wù)角度來看是有利的，而且可以防止交期太長。

剛才提到的板對板連接器成本效益也很明顯，因為減少了一部分線纜。同樣地，安裝帶有電源和信號傳輸?shù)倪B接器也將更經(jīng)濟(jì)。

通常提到的價值數(shù)字是貨幣與權(quán)重。星載部件應(yīng)使用盡可能輕的材料生產(chǎn)，節(jié)省重量，同時仍保持較高的機(jī)械可靠性，提供強(qiáng)大的電氣性能，并保持在預(yù)算限制范圍內(nèi)。這可以用縮寫SWAP-C(大小、重量、功率與成本之間的關(guān)系)來總結(jié)。它平衡了性能提高和可接受的組件定價的關(guān)系。

互連方案Interconnect sourcing

通過其HRi的高可靠性連接器組合，Harwin為各種各樣的空間客戶提供服務(wù)。這些項目涉及到小規(guī)模的學(xué)術(shù)研究項目、新的太空創(chuàng)業(yè)企業(yè)和大型商業(yè)衛(wèi)星通信星座的部署、一直到國際知名的航天機(jī)構(gòu)(如美國宇航局和歐洲航天局，以及發(fā)射服務(wù)提供商)等。

Harwin(哈文)Datamate 和 Gecko連接器系列獲得高性能基準(zhǔn)與長期惡劣環(huán)境的可靠性。它們的材料具有行業(yè)領(lǐng)先的放氣特性，能夠承受極端的熱循環(huán)，并且足夠堅固，可以應(yīng)對強(qiáng)烈的機(jī)械應(yīng)變。它們的接觸是由鈹銅化合物制成的，導(dǎo)電性很強(qiáng)，但也非常耐用。面板安裝選項可用于這些連接器，以及直角配置。可以根據(jù)應(yīng)用要求來確定不同的固定類型。

1.25毫米間距的Gecko連接器能夠載流2A。觸點采用專有的四pin位設(shè)計，這意味著在觸針和相應(yīng)的插座之間至少有一個配合面，即使當(dāng)沖擊和振動達(dá)到50G時也能得到保證。

Harwin(哈文)獨特的四pin設(shè)計，可以載流3.3A。這些2毫米間距連接器的工作溫度范圍為-55℃到+125℃。多種pin腳數(shù)選項有助于最大限度地提高布局的靈活性。Gecko 和Datamate 連接器的Mix-Tek版本減少了板空間的要求?？梢酝瑫r處理信號，電源等。

越來越多的商業(yè)努力，加上航天局對讓人類重返月球(以及未來，可能登陸火星)夢想，都在推動人們對高可靠性COTS互連的需求。

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審核編輯：劉清