
航太測試與驗證
將衛星發射到太空是一個複雜且昂貴的過程,發射前需要進行大量測試工作以確保任務成功和長時間可靠性。衛星必須在太空的嚴酷環境中運行,面臨極端的溫度變化、輻射照射和壓力變化條件。以下是衛星相關常見的測試範疇及各項測試代表的技術意義:
熱真空測試:衛星在太空中會遭受極端的溫度變化。熱真空測試模擬這些條件,讓工程師能評估衛星在太空環境中的熱變化抵抗能力和實際功能運行效率。
振動測試:在發射過程中,衛星會經歷劇烈的振動。完整的振動測試和實際資料分析可以確保衛星的結構和組件可以在發射過程不受損害。
輻射測試:衛星在太空中會暴露在高強度輻射照射下,輻射會損壞電子零組件並使各種材料退化。完整的輻射測試驗證可以評估衛星單體對在預期運作時間下的輻射耐受力和輻射防護能力,確保系統載板和各項功能的可靠性。
電磁相容性(EMC)測試:現代衛星系統中內通常會包含可以互相產生電磁干擾(EMI)的電子子系統。EMC測試確保這些系統不會互相影響運作或干擾衛星與地面控制或接收站的通信功能。
功能測試:衛星通常設計來進行特定任務,從各種不同形式資料獲取到通信傳輸與通訊轉介等等,屬於客製化的系統。衛星子系統與全系統功能測試驗證用來確保衛星整體運作符合設計預期,確保任務成功。
衛星電源系統測試:衛星依賴太陽能板或其他型態電源進行電源供應。測試電源系統的各項指標對於衛星運作正常至為關鍵,確保子系統可以產生並分配足夠的電力支持整體運作,同時避免電源不穩定所造成系統的損壞風險,以支持衛星在其運營壽命中所有的運作能量來源基礎。
通信系統測試:衛星必須與地面控制保持不斷的通信,傳輸必要的控制,監控,或衛星所獲得的各項觀測資料,或在某些情況下,與其他衛星進行相互通信和協同運作。測試通信系統確保此子系統可以可靠且不間斷地傳輸和接收資料。
姿態控制系統測試:姿態控制系統維護衛星在太空中的定位。測試此系統確保衛星能準確地將其傳感器、天線和太陽能板指向它們預定的目標。
軟體和韌體測試:衛星依賴複雜的軟體和韌體進行各種操作,包括數據處理、通信和系統管理。嚴格的軟韌體測試確保軟體和韌體按預期期望執行,增加系統的安全性,可控性或衝突可能危及任務。
除了前述的測試項目之外,衛星發射前還必須進行非常詳細的檢驗,以確保最佳系統性能和任務成功。以下是一些額外常見的測試項目以及其原由:
材料和塗層測試:衛星會暴露於各種太空威脅,如原子氧、微小隕石和太空碎片。測試衛星的材料和塗層評估它們的耐久性和對這些威脅的抵抗力,確保太空船的結構完整性。
系統容錯性測試:為了增加系統在設計壽命下的可靠性,衛星通常會有額外設計的備用系統和組件相互備援機制。測試驗證這些冗餘功能按預期工作,使衛星在單點故障的情況下能繼續運行。
衛星系統時鐘同步測試:許多衛星任務需要衛星系統與地面站之間精確的時間和同步。測試相關功能可確保精確的時間記錄和同步,這對於導航和數據獲取等任務關鍵操作至關重要。
地面系統兼容性測試:確保地面環節,包括地面站和控制中心,對衛星指令和控制的可靠性,穩定性,和完整性至關重要。兼容性測試確保衛星與其地面環節之間的無縫通信和數據交換,實現有效的任務操作。
發射載具兼容性測試:衛星常常與其他有效載荷一起被整合到發射載具中。測試確保衛星與其指定的發射載具相容,考慮到例如有效載荷罩尺寸、振動環境以及分離機制等因素。
總結來說,衛星必須經過一套全面的測試流程與過程,以確保最佳性能、可靠性和任務成功。通過檢查衛星設計、材料、系統以及與地面和發射環節的相容性的每一個方面,工程師可以找出並解決可能的問題,提高成功任務的可能性。