Poté, co v prosinci loňského roku úspěšně skončily tepelně-vakuové zkoušky, se tým připravující sondu Solar Orbiter začal připravovat na další testy, které se souhrnně označují jako environmentální. V komplexu IABG v německém městě Ottobrunn tak začaly vibrační zkoušky, které měly ověřit, že sonda přežije namáhání při startu. Rok 2019 začal kontrolou pozice všech přístrojů, trysek a dalších kriticky důležitých dílů na neletovém exempláři PFM (Protoflight Model), se kterým jsme se seznámili už v minulých dílech našeho seriálu. Kontrola měla ověřit tepelnou stabilitu jednotlivých prvků poté, co byly vystaveny vysokým teplotám a vakuu jako ve skutečném kosmickém prostoru. Kontroly naštěstí neodhalily žádný problém a tak bylo možné pokračovat.

Skutečná sonda poletí do vesmíru na raketě Atlas V a aby se vešla do jejího aerodynamického krytu, bude ve složené konfiguraci. Pro vibrační zkoušky, které simulují právě chvění při startu proto byl testovací exemplář příslušně upraven. Na model byly namontovány dva fotovoltaické panely – pro tuto misi byly navrženy modely, které budou schopné poskytovat dostatečné množství elektřiny a spolehlivě přečkají intenzivní žár. Inženýři stejně tak museli minimalizovat vlivy bočního světla a kumulování elektrického náboje na dílech tvořících sondu během jejího přiblížení ke Slunci.

Vědecké rameno vybavené kompletní sadou senzorů bylo také připojeno k testovací sestavě, načež proběhly další měření referenčního zarovnání. Sestava tedy byla v plně letové konfiguraci a všechny její připojené díly byly ve složeném stavu. Následovalo množství manuálních rozkládacích zkoušek, které měly ověřit funkčnost před vibračními testy. Výsledky těchto rozkládacích zkoušek následně poslouží k porovnání podobných procesů provedených po vibračních zkouškách.

Tyto předběžné testy se týkaly vědeckého ramene, obou solárních panelů a dále vysokoziskové a středněziskové antény. Během manuálních vyklápěcích testů nebyl objeven žádný moment, kdy by vyklápění jakkoliv drhlo. Jelikož mnoho z testovaných dílů není stavěno na vyklápění v pozemské gravitaci, musely přijít ke slovu specializované odlehčovací systémy. S jejich pomocí mohlo být dosaženo vyklopení prakticky bez jakéhokoliv tření, což simulovalo podmínky ve vesmíru.

Aby bylo možné vhodně nasimulovat vyklápění s minimálním namáháním testovaného dílu, bylo potřeba celou zkušební platformu naklonit tak, aby rovina každého vyklopeného dílu byla rovnoběžná se zemí. Po dokončení těchto zkoušek byly všechny zkušebně rozkládané díly sklopené zpět, načež došlo k jejich zajištění pomocí zádržných mechanismů. K jejich odpojení dojde na konci vibračních testů.

Samotná fáze mechanických vibračních zkoušek má, jak již bylo napsáno výše, potvrdit a ověřit vhodnost všech navrhovaných parametrů pro přežití startovní fáze bez ohrožení konstrukce sondy. Samotné zkoušky byly rozděleny do dvou samostatných částí. Tu první tvořila zkušební kampaň se sinusovými vibracemi, kdy byl zkušební exemplář připojen na elektromechanickou vibrační desku. Na ní se ověřovalo, jak konstrukce odolá třeba vypnutí raketového motoru, nebo bočnímu střihu větru během letu rakety. Sinusové vibrace byly aplikovány odděleně až do frekvence 100 Hz ve třech osách. Před kvalifikačním procesem a po něm proběhly ještě nízkoúrovňové zkoušky, které měly zjistit, zda se nějak změnila strukturální pevnost PFM.

Po mechanickém třesení přišel čas na akustické zkoušky, které pokryly frekvenční spektrum od necelých 100 Hz až po 8 kHz, přičemž největší excitace v akustické komoře nastala v rozmezí 100 – 500 Hz. Zkoušek proběhla celá řada, přičemž se postupně navyšovala úroveň hluku vstříc závěrečné kvalifikační úrovni, která byla pro PFM určena.

Jakmile byly dokončeny hlavní části vibračních zkoušek, mohla začít kontrola stavu elektroniky. Cílem bylo pochopitelně ověřit, že všechny elektrické systémy přečkaly testování bez problémů. Následně specialisté začali přeměřovat pozice všech prvků a výsledky byly potěšující. Ukázalo se, že stabilita je velmi vysoká, především pak u optických přístrojů určených k dálkovému průzkumu. Mohly tedy začít testy vyklápění všech pohyblivých částí – samozřejmě opět s asistencí odlehčovacích konstrukcí. Tentokrát již včetně povolení zádržných mechanismů jako kdyby docházelo ke skutečnému rozkládání antén, panelů a ramene v kosmickém prostoru. Samotné rameno má dvě rozkládací fáze, ovšem na Zemi bylo možné otestovat jen tu první. Všechny vyklopené prvky se po zkoušce vrátily do složeného stavu a došlo i k opětovnému nastavení zádržných mechanismů.

Na konci března přišel čas na sérii měření hmotnosti sondy a jejího prostorového rozložení. V rámci těchto zkoušek musela být konstrukce umístěna do zařízení, které se umí naklánět a otáčet. Tyto testy přesně změří setrvačnost, hmotnost a těžiště konstrukce, což jsou důležité údaje třeba pro systém korekčních trysek, které se budou starat o orientaci sondy v prostoru.

V dalších měsících letošního roku čekají na specialisty další zkoušky – chystají se třeba testy magnetických vlastností. Ty proběhnou v místnosti, která je tvořena především nemagnetickými materiály – třeba dřevem či hliníkem. Díky tomu bude možné měřit všechny magnetické charakteristiky konstrukce izolovaně od vnějších vlivů.

Zdroje informací:
http://sci.esa.int/

Zdroje obrázků:
http://sci.esa.int/science-e-media/img/48/Solar_Orbiter_vibration_test_prep_20190212_9.jpg
http://sci.esa.int/science-e-media/img/47/Solar_Orbiter_vibration_test_prep_20190212_8.jpg
http://sci.esa.int/science-e-media/img/43/Solar_Orbiter_vibration_test_prep_20190212_4.jpg
http://sci.esa.int/science-e-media/img/44/Solar_Orbiter_vibration_test_prep_20190212_5.jpg