Sviluppo, realizzazione e test del meccanismo di dispiegamento dei pannelli fotovoltaici del satellite EarthNext dell’Agenzia Spaziale Italiana

This thesis describes the work done to design, realize and test the deployment mechanism for the solar array of ASI's EarthNext satellite. The mechanism has the fundamental task of keeping the solar panels in stowed configuration during the launch of the satellite, and of later deploying and locking them in the correct position. This dissertation will present the main trade-offs that were made, the different phases of the design of the prototype, the methodology and results of the tests that were done to select the materials and operational parameters, and, lastly, the results of the tests done on the mechanism itself. The actuation mechanism used to deploy the solar panels and the hold down and release (HDR) mechanism were designed according to the requirements and development approach described by the Engineering branch of the ECSS standard. Five identical HRM mechanisms, based on a burn wire release system, were realized and then tested both in air and in high vacuum, and in a range of temperatures that are representative of the operational environment of the satellite. The mechanism was fired 30 times in high vacuum and 30 times in air without a single failure.

Questo elaborato descrive il lavoro fatto per la progettazione e la realizzazione del meccanismo di dispiegamento dei pannelli fotovoltaici per il satellite EarthNext dell’Agenzia Spaziale Italiana. Il meccanismo ha il compito essenziale di trattenere i pannelli ripiegati durante il lancio e, successivamente, di dispiegarli e bloccarli nella loro posizione finale. Vengono presentati i principali trade-off fatti, le diverse fasi della progettazione del prototipo, la metodologia e i risultati dei test svolti per selezionare materiali e parametri di funzionamento e, infine, i risultati ottenuti dai test del meccanismo stesso. Il meccanismo di attuazione, utilizzato per dispiegare i pannelli fotovoltaici, e il meccanismo di tenuta e rilascio (HRM), sono stati progettati in accordo con i requisiti e l’approccio di sviluppo descritti nel ramo ingegneristico degli standard ECSS. Il meccanismo di attuazione è stato dimensionato con l’ausilio di simulazioni multibody realizzate con il software RecuRyn. Sono poi stati svolti testi di trazione, con il sistema di prova INSTRON 34TM-30, su alcuni materiali utilizzati nel meccanismo di tenuta e rilascio. Cinque meccanismi HRM identici, basati su di un sistema di rilascio burn wire, sono stati realizzati e poi testati sia in atmosfera che in alto vuoto, e in un range di temperature rappresentativo delle condizioni ambientali in cui opererà il satellite. I meccanismi sono stati attivati 35 volte in vuoto e 25 in atmosfera con zero insuccessi.