近年來，隨著私營企業(yè)不斷擴大其在從太空旅游到商業(yè)通信和資產(chǎn)追蹤等潛在利潤豐厚的業(yè)務(wù)領(lǐng)域的影響力，所謂的 "新太空 "應(yīng)用市場開始出現(xiàn)并迅速增長。根據(jù)市

場情報公司Euroconsult 的數(shù)據(jù)，這一市場去年增長了 8%，預計在十年內(nèi)將達到 7370 億美元。其中大部分增長將來自于部署許多新興天基服務(wù)所需的衛(wèi)星。

由于運行環(huán)境的特殊性，衛(wèi)星電子系統(tǒng)給工程師們帶來了比開發(fā)地球應(yīng)用系統(tǒng)時更多的挑戰(zhàn)。其中包括在真空和極端溫度下運行、防輻射以及必須提供可靠運行多年的穩(wěn)定的解決方案。

雖然已經(jīng)制定了許多標準來認證太空級組件的可靠運行，但按照這些標準進行認證通常是一個漫長而昂貴的過程。這與當今新太空衛(wèi)星設(shè)計人員所面臨的壓力格格不入，他們需要優(yōu)化性能，盡量縮短產(chǎn)品上市時間，以保持競爭優(yōu)勢，確保商業(yè)可行性。當然，這些設(shè)計人員仍然必然選擇符合相關(guān)太空應(yīng)用標準測試的·產(chǎn)品，但他并不一定希望只能選擇那些獲得官方認證的產(chǎn)品，因為這

可能會導致成本過高，同時也會限制他們獲得最新的創(chuàng)新技術(shù)。

選擇連接器的注意事項

連接器和電纜是電路中體積較大的單個元件（因此需要滿足嚴格的尺寸和重量標準），在衛(wèi)星應(yīng)用中創(chuàng)建穩(wěn)健的系統(tǒng)架構(gòu)所面臨的挑戰(zhàn)尤為嚴峻。隨著工程師在衛(wèi)星設(shè)計中越來越多地尋求采用 "現(xiàn)成 "的互連技術(shù)，了解在閱讀數(shù)據(jù)手冊或與連接器制造商溝通時需要考慮哪些標準就顯得尤為重要。

連接器在衛(wèi)星應(yīng)用中的潛在應(yīng)用

由于沒有大氣層，衛(wèi)星在真空中運行，衛(wèi)星設(shè)計人員面臨著在地球上進行設(shè)計的同行們通常不必考慮的問題。以太空中產(chǎn)生的高能帶電 X 射線和伽馬射線為例，由于這些粒子會導致電子系統(tǒng)性能下降或失效，因此必須選擇或開發(fā)能屏蔽宇宙輻射的解決方案。這可能意味著要有能屏蔽輻射的導電外殼，以及能將輻射對整個系統(tǒng)的影響降至最低的屏蔽電纜。

但宇宙射線并不是唯一值得關(guān)注的輻射。衛(wèi)星在陽光直射下的熱輻射影響，以及衛(wèi)星旋轉(zhuǎn)時發(fā)生的熱循環(huán)也應(yīng)考慮在內(nèi)，這使得衛(wèi)星外部或附近的任何電子設(shè)備持續(xù)處于極熱和極冷的條件下。事實上，在面向太陽和面向地球之間，衛(wèi)星的溫度變化可能超過 400 °C。因此，對所選連接器和電纜的最高和最低額定溫度進行評估至關(guān)重要，在某些情況下，這可能意味著要與供應(yīng)商溝通，指定額外的測試，以評在極端溫度下的運行壽命。

另一個特別值得關(guān)注的問題則是排氣。這種情況也稱為脫氣，是指在沒有大氣的情況下，連接器和電纜組件中使用的塑料和其他材料會緩慢釋放出揮發(fā)性化合物氣體或蒸汽，進而影響設(shè)備的運行。過去，這一問題曾導致太空探測器中的電荷耦合器件 (CCD) 傳感器性能下降，并在釋放的氣體凝結(jié)在相機鏡頭等其他系統(tǒng)組件上時影響相機性能，從而影響其性能或使其無法使用。因此，在選擇連接器和電纜時，必須檢查排氣的最大值。

為衛(wèi)星應(yīng)用選擇連接器時要考慮的一個基本方面是可靠性，確保該技術(shù)不僅能承受發(fā)射時的嚴酷考驗，而且還能按預期運行多年，而無需進行任何 "現(xiàn)場"維修。這意味著要仔細審查連接器的規(guī)格，看其是否能夠承受加速、沖擊和振動，并酌情增加額外的固定裝置或鎖扣。

最后，所謂的 "SWaP-C "壓力意味著，最大限度地減小尺寸和重量對地面和天基應(yīng)用的設(shè)計人員來說都是一個挑戰(zhàn)。然而，當涉及到衛(wèi)星應(yīng)用時，其重要性尤為突出，因為每一塊額外的電路板空間和每一盎司的額外重量都可能對成本產(chǎn)生直接影響。這就意味著，在性能和可靠性達到一定等級的情況下，花時間確定最小、最輕的連接器解決方案可以帶來收益。

商業(yè)解決方案

好消息是，商業(yè)互連技術(shù)的市場正在不斷擴大，這些技術(shù)不僅適用于衛(wèi)星部署的許多方面，而且越來越多地專門針對目標市場而設(shè)計，在性能和成本方面進行了優(yōu)化，同時滿足在太空成功運行所需的所有標準。

可廣泛應(yīng)用各種應(yīng)用中，包括姿態(tài)控制系統(tǒng)、場發(fā)射電力推進（FEEP）模塊和有效載荷相機。

例如，現(xiàn)在可以找到 COTS（現(xiàn)成商用）高可靠性 2 A 和 3 A、2 mm 和 1.25 mm 間距連接器，采用單排和雙排配置，其額定振動高達20G，沖擊高達100G，并能承受低至 -65 °C 和高至 150 °C 的溫度。

這些連接器可提供插孔螺釘、先配后鎖的不銹鋼螺釘固定或微型閂鎖，以實現(xiàn)完全抗振和最大應(yīng)力釋放，符合美國國家航空航天局（NASA）嚴格的排氣規(guī)范，并為各種衛(wèi)星電纜到板、板到板和電纜到電纜互連要求提供了外形小巧、重量輕的解決方案。因此，這些連接器被廣泛應(yīng)用于場發(fā)射電推進器（FEEP）推進器模塊、姿態(tài)控制系統(tǒng)、跟蹤和遙測以及機載計算等需要在全油門范圍內(nèi)進行精確、低噪音處理的應(yīng)用中。

同樣，在電源控制系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)等大功率應(yīng)用方面，衛(wèi)星設(shè)計人員也有越來越多的選擇。最先進的解決方案包括緊湊、高可靠性的 8.5 毫米間距連接器，其工作溫度范圍為 -65 °C 至 150 °C，采用屏蔽外殼，能夠處理高達 60 A 的電流和 3,000 V 的電壓，并能分別承受 20 G 和 100 G 的振動和沖擊。