DEUTSCH:
Große Auswahl an speziellen Sensoren für den Raumfahrtsektor

Die Raumfahrt wird zunehmend kommerzialisiert. Ein Beispiel dafür ist die geplante Raketenplattform in der Nordsee. Vier europäische Raketenhersteller unterzeichneten im September 2021 bereits Absichtserklärungen für die Zusammenarbeit mit der German Offshore Spaceport Alliance (GOSA).
Die in der Raumfahrt verwendeten Sensoren unterliegen dabei vielen Parametern, die deren Einsatz einschränken. Abhängig vom Anwendungsbereich müssen sie sehr klein und leicht sein, kaum ausgasen und / oder sich für extreme Temperaturen eignen - sowohl nahe absolut Null als auch für sehr hohe Temperaturen in Triebwerknähe.

Sensoren in Weltraumumgebungen unterliegen Hochvakuumbedingungen und dürfen deshalb nur sehr wenig ausgasen. Das kann auch für Satellitenprüfstände im Labor notwendig sein, denn oft verbleiben diese Sensoren nach dem Bodentest im Satellit, da eine Entfernung dieser zu aufwendig ist. Da diese Sensoren im Satelliten mitfliegen, dürfen sie das Hochvakuum durch Ausgasen nicht verunreinigen – selbst, wenn sie nicht im Flug betrieben werden.

Hohe Anforderungen gelten auch für die verwendeten Kabel. So muss Teflon wegen dessen Kaltverformungseigenschaft ("cold-flow") noch zusätzlich mit einem dünnen Kunststoffband umwickelt und heißversiegelt werden. Um die Leitfähigkeit zu verbessern, werden die Kupferdrähte noch mit einer Silberbeschichtung versehen. Hierbei ist eine fehlerhafte Beschichtung zu vermeiden, da diese die sogenannte "rote Pest" (red plague) verursacht, eine rasche galvanische Korrosion, die zum Abblättern der Beschichtung durch Ablagern des Kupfers führt und so die Leitfähigkeit vermindert.

Extreme Temperaturen (hohe UND niedrige) benötigen eine genaue Abstimmung der Wärmedehnungskoeffizienten der Materialien und der verwendeten Komponenten aufeinander sowie eine optimale Auswahl von Piezo-Keramiken und -Kristallen, die keine Risse bilden, wenn sie hohen Temperaturgradienten ausgesetzt werden. Dieses, zusammen mit anderen Gesichtspunkten wie der Größe, kann Signalstörungen minimieren oder eliminieren, die oft als „spiking“-Phänomen bekannt sind.
Das patentierte „Silver Window“ (Silberfenster) für Hochtemperaturanwendungen macht Sensoren bei Raumtemperatur dicht, erlaubt den Aufnehmern aber bei hohen Temperaturen, „Sauerstoff zu atmen“, um Sauerstoffverluste der Keramik / des Kristalls zu vermeiden.
30 Jahre Entwicklungserfahrung führten zu den weltkleinsten, leichtesten, „coolsten“ und „heißesten“ Sensoren mit den „saubersten“ Signalen.

Diese anspruchsvollen Raumfahrt-Anforderungen erfordern einen hohen Grad an Erfahrung mit dem Zusammenspiel der Komponenten. So manche dieser Entwicklungen wurden dabei in Rekordzeit abgeschlossen, da die Entwicklungszeit durch feststehende Satelliten-Starttermine vorgegeben war.


Weitere Informationen im Internet unter www.sensoren.de,
Begriffserklärungen im Sensorlexikon unter www.sensoren.info



ENGLISH:
Wide range of special sensors for the aerospace sector

Space travel is becoming increasingly commercialized. One example is the planned rocket platform in the North Sea. Four European rocket manufacturers already signed letters of intent for cooperation with the German Offshore Spaceport Alliance (GOSA) in September 2021.
Sensors that are used in Space applications are subject to many parameters that limit their use. Depending on where they are deployed, they must be very small, very light, low outgassing, and/or suited for use in extreme temperatures - both close to absolute zero and – the other extreme – for extremely high temperatures near the engine.

One of the factors to be considered for space environments is that sensors used in space are used under high vacuum conditions and must therefore be low outgassing. This could also be necessary for ground vibration tests in labs since the sensors often remain in the satellites after testing, being to cumbersome to remove. Since these sensors remain within the satellite when it is launched, they may not contaminate the high vacuum requirements - even if they are not used for measurements in flight.

The cables used are also subject to such demanding requirements. Teflon, when subjected to load experiences a continued deformation ("cold-flow") so that Teflon must be wrapped with a thin foil and subsequently heat-sealed. Copper wires are often silver-coated to improve conductibility. However improper coating techniques can result in "red plague" a galvanic corrosion causing flaking of the silver-coating due to copper deposits on silver, thereby reducing the conductibility.

Extreme temperatures (high AND low) require matching the coefficients of thermal expansion of internal components of the used components, and an optimal choice of piezo-ceramics and crystals which do not crack if exposed to large temperature gradients. This together with other considerations such as size can minimize or eliminate spurious signals such as often reported 'spiking' phenomena.
The patented 'Silver Window' for high temperature seals sensors at room temperature and allows the sensors to 'breathe oxygen' at high temperatures.
30 years of engineering experience has resulted in the world's smallest, lightest, 'coolest' and 'hottest' sensors with the 'cleanest' signals.

These demanding challenges require a high degree of experience with the interaction of components. Some of these developments were done within record times, being pressed for time by schedules dictated by rocket or satellite launches.


For further information visit our web site: www.sensors.de
For sensor know-how, visit our online sensor compendium www.sensoren.info (in German)