【应用】宽度仅30毫米的X波段高功率波导隔离器WR112，可抵御电反射和驻波，助力DART坠毁任务

时间： 2022-06-01 来源：Smiths Interconnect

技术问答

长期以来，史密斯英特康（Smiths Interconnect）一直是太空航行领域的准许合作伙伴，并精心树立了安全性，可靠性和高性能的声誉。现在史密斯英特康参与了第一个将航天器从宇宙全面坠毁为主要目标的任务，它并不像看起来的那么疯狂。美国宇航局耗资2.4亿英镑的双小行星重定向测试（DART）任务是国际所作出的令人振奋的努力的一部分，旨在探索未来我们可以在与地球碰撞过程中保护自己免受小行星或彗星侵害的方法。

图1 DART 航天器的插图与展开的太阳能电池板(ROSA)扩展

DART旨在测试“动力学冲击”技术的可行性。大家可以把它想象成一个星际台球游戏，其中DART太空探测器是“球杆”，160米宽的小行星卫星Dimorphos是“母球”：探测器将以15000英里/小时（6.6公里/秒）的速度“敲击”Dimorphos，试图稍微改变其航向。

我们可以测量结果，根据Dimorphos与780米小行星Didymos的二元关系。当Dimorphos经过Didymos的前面时，它会短暂地“调暗”一些反射光，而强大的地球望远镜可以检测到这些反射光。通过监测调光频率，科学家可以计算出Dimorphos轨道上的任何碰撞后变化。即使是低于1%的偏差也可以防止人类未来的灾难。

但史密斯英特康仍处于概念的早期学习阶段，这项任务既是对所用技术的考验，也是对技术的测试。

图2 照片由美国国家航空航天局提供

挑战

大部分设备已经过验证。DART飞船是故意使用"现成的"元件设计的，因为认识到对小行星威胁的任何反应都必须“迅速”，这需要一到两年的时间，而不是典型的二十年太空项目时间表。在这种情况下，设备可靠性将是关键任务。

DART航天器搭载1.2米的Didymos侦察和用于光学导航的小行星相机（DRACO），它将提供两颗小行星的图像，并帮助探测器在最后的神风敢死队冲锋期间保持碰撞航线。撞击，DART飞船将在坠机前10天发射用于传送撞击，陨石坑和碎片的图像的立方体卫星（LiciaCube）。

这些活动的重要"控制箱"是遥测、跟踪和指挥（TT&C）单元。由于重量和功率限制，它没有冗余，因此任务的成功取决于其灵敏天线的可靠和精确性能以及传输关键任务数据的能力。

方案

由于这个单点传输依赖众多，TT&C的设计团队决定采用隔离器来帮助降低风险。它就像一个单向阀一样，它将缓冲天线免受来自RF电源（TWTA）的不需要的电反射和驻波或发射信号的意外反射，这两者都可能妨碍性能或导致任务失败。

虽然增加了高度受限的有效载荷并消耗了系统能量的2%，但对于它将提供的保证来说，这是一个值得让步的点。

这就是史密斯英特康的价值所在。对于这样一个备受瞩目的任务，设计团队只想要最值得信赖的解决方案，并选择了史密斯英特康的WR112，X波段高功率波导隔离器。其宽度仅为30毫米，重量560克，远低于1公斤限制，其卓越的坚固性在几次太空任务中得到了很好的证明。

史密斯英特康悠久而充满激情的太空创新传统也让团队感到放心，包括60年来成功参与的金星和火星太空任务，以及史密斯英特康在邓迪制造基地的设计和生产质量控制的声誉。其中包括在模拟外太空条件下的真空室中测试隔离器的微波回弹，以证明它在强真空和极端温度下将保持其RF性能。

史密斯英特康还证明，本公司的组件可以承受发射和探测器弹射的强烈振动，整个过程中的热波动以及任何其他机械冲击。

客户优势

也许令人惊讶的是，隔离器的精密组件面临的最大风险之一是在组装和测试期间。典型的情况例如，史密斯英特康在发生接地故障时分析空间组件，并使用定制的"法兰保护器"，在组装之前保护组件的信号接口。史密斯英特康还严格遵守最高的生产标准，包括行星际的清洁措施，以防止将任何地球细菌带入太空。

经过如此仔细的准备，这似乎有悖常理，但观看DART坠毁将是史密斯英特康迄今为止最自豪的时刻之一，因为这标志着史密斯英特康作为行星保护先驱的权威地位。

图3 隔离器和循环器

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