Electronique Mag - Le journal de l'électronique.

Le 4 juillet 2020, l’échec du lancement de la fusée Electron de Rocket Lab a entraîné la perte de sept satellites. La source de cette catastrophe est une résistance trop élevée dans un connecteur qui a entraîné sa surchauffe et fait fondre son revêtement anti-vibration. Les vibrations ont ensuite déconnecté le joint et coupé l’alimentation de la turbopompe. Les connecteurs sont soumis à des contraintes extrêmes à toutes les phases des missions spatiales. Dans cet article, Alex Raymond, responsable produit chez PEI-Genesis, une entreprise spécialisée dans les solutions d’interconnexion, prend l’exemple d’une mission lunaire, précise les défis propres aux connecteurs et les mesures prises par les fabricants pour s’assurer qu’ils y résistent.

3,2,1… Décollage

Les moteurs principaux et les boosters sont mis à feu avec un bruit assourdissant et les vibrations intenses se répercutent sur tous les composants du véhicule spatial. Ces vibrations peuvent impacter l’intégrité des connecteurs et leur fonctionnalité en rompant leur connexion. De plus, les changements rapides de température et de pression lors du lancement peuvent dilater et contracter les matériaux isolants des connecteurs, ce qui relâche les contacts et génère des défauts de connexion.

Afin de surmonter les défis de lancement, les connecteurs doivent faire l’objet d’une étude préliminaire minutieuse pour garantir leur robustesse. De nombreux systèmes, tels que les vis de calage, les mécanismes de verrouillage et les montages à baïonnette permettent d’assurer les connexions, y compris en cas de vibrations extrêmes. Enfin, des joints hermétiques et des matériaux isolants protègent les connecteurs contre les variations de température et de pression.

Quitter l’atmosphère

Lorsque le vaisseau commence à quitter l’atmosphère terrestre, le moteur principal s’arrête, les vibrations s’amenuisent et le premier étage est largué. Le deuxième étage se place ensuite en orbite basse. Les connecteurs, quant à eux, ne sont pas au bout de leur peine dans cet environnement extrême.

Des cycles thermiques s’enchaînent au fur et à mesure que le vaisseau passe de l’ombre à la lumière, avec des écarts de température pouvant aller de -65 à +125 degrés Celsius en orbite basse terrestre. Le vide presque complet dû à une atmosphère raréfiée entraîne le dégazage des polymères à l’intérieur des connecteurs, ce qui libère des composants organiques volatiles (VOC) qui risquent d’interférer avec les autres composants. Le magnétisme résiduel des métaux utilisés dans les connecteurs peut conduire à des erreurs de lecture des instruments, notamment des erreurs critiques de navigation et génération de puissance.

Les connecteurs conçus pour les applications spatiales en orbite basse terrestre et au-delà doivent intégrer une isolation adaptée aux températures extrêmes. Heureusement, la plupart des connecteurs sont situés dans la fusée, ce qui signifie qu’ils sont également isolés par d’autres composants. Les solutions pour l’orbite basse terrestre incluent les connecteurs D38999 (classe G) de qualité aérospatiale avec une spécification allant de -65 à +200 degrés Celsius. Ces connecteurs peuvent être associés à différents accessoires conçus pour l’espace, tels que des tubes thermorétractables et des doubles coques.

Pour prévenir le phénomène de dégazage, les fabricants doivent extraire les VOC avant le lancement. Cela est réalisé en chauffant les connecteurs à haute température dans un four scellé sous vide.

Les connecteurs métalliques construits spécialement avec un faible magnétisme résiduel incluent ce produit : connecteurs spatiaux D-Sub Positronic. Ils doivent se conformer aux spécifications MIL-DTL-24308 classe M pour les connecteurs D-Sub, et NASA-RP-1124 pour les tests standard de dégazage. Les tests sont réalisés en utilisant un fluxmètre suivant les critères spatiaux de la NASA pour les composants électriques.

L’ECSS (European Cooperation for Space Standardization) précise les matériaux utilisables dans l’espace dans son standard d’assurance des produits spatiaux. Par exemple, elle explique que les métaux volatiles, comme le cadmium, le zinc et l’étain, connus pour développer des petits filaments dans le vide, doivent être évités dans le matériel spatial et l’équipement d’aide au sol. Les placages poreux, ce qui inclut le placage or sur argent, posent également des risques et ne doivent pas être utilisés dans les véhicules spatiaux.

Alunissage

Lorsque le vaisseau s’approche de la surface de la Lune, les tuyères entrent en jeu pour ralentir la descente, ce qui soulève de gros nuages de poussière qui enveloppent la surface du véhicule et ses connecteurs externes.

Les particules de poussière peuvent s’infiltrer dans les connecteurs et s’accumuler sur les surfaces de contact, les broches et les prises. Cela peut créer un mauvais contact électrique, augmenter la résistance, voire couper de façon intermittente ou permanente la transmission du signal. Les connecteurs contaminés peuvent créer des erreurs de données, dégrader le signal, réduire les performances globales du système ou créer une panne totale.

Les joints, les joints toriques, les doubles coques et les gaines thermorétractables peuvent être intégrés dans la conception du connecteur pour bloquer la poussière et assurer des connexions étanches à l’air. Outre les changements de pression, les connecteurs hermétiques protègent également contre la poussière et les autres particules.

PEI-Genesis, un distributeur de connecteurs à valeur ajoutée, a des liens étroits avec les fabricants de connecteurs destinés à l’espace. Faisant office de conseiller de confiance, cette société crée des solutions personnalisées pour des missions uniques, avec l’assurance de stocks considérables pour un accès rapide. Des marques telles que Positronic, Amphenol et Souriau offrent des options polyvalentes pour les applications aérospatiales, militaires et médicales.

https://www.peigenesis.com/