如何确定太空应用连接器

太空应用是重大的工程挑战。在选择太空连接器时，评估风险和潜在问题是该过程中的一个重要组成部分。

太空应用带来了许多工程挑战，而组件选择过程的一个重要部分包括正确地选择空间连接器。在为太空应用确定高可靠性的连接器和线缆组件之前，需要考虑许多因素。

显然，一旦进入太空，维修或更换零部件是不切实际的。因此，必须保证长期运行的可靠性，从而使故障风险保持在绝对的最低限度。需要同时从不同角度来解决恶劣环境的可靠性，并且确定太空连接器和布线涉及到对应用中涉及的属性和已定义标准的透彻理解。如果不能有效地做到这一点，就有可能会在互联技术上做出糟糕的决策，导致应用失败，并浪费大量的人力和物力。

机械鲁棒性Mechanical robustness

太空应用的硬件需要包括了解在发射期间施加在它们身上的沉重机械应力。即使在发射后，作为由多个单元组成的小型卫星在从发射器中喷射出来时，也会受到大型重力的影响。还有一种可能性是一旦进入轨道，硬件可能会与现在围绕地球运行的许多太空垃圾相撞。基于所有这些，确定对冲击和振动表现出很强弹性的太空连接器至关重要。建议采用高级固定装置，包括锁扣或螺旋锁紧机构。这将意味着配对的保留率可以大大提高。在可用的电路板空间很少的情况下，锁存器将是首选，基于螺钉的方法将提供更好的保留特性。

热相关问题Thermal-related issues

一旦发射升空，位于太空的硬件将暴露在极端的温度变化中。例如，在地球静止轨道上的卫星将必须忍受其最外层的持续热循环。有时它们会直接承受到太阳的辐射。相反地，当它们处于地球的阴影下时，它们的温度就会急剧下降。如果电子设备位于一个相对较大的航天器的中心深处，那么热循环就不是什么问题了，因为直接的热效应将会低得多。然而，对于立方体卫星(可能只有10厘米x 10厘米)或Pocket支架(外部尺寸为5厘米x5厘米)，可能整个都会感觉到冲击。

研究连接器数据表上的规格，确定运行期间的最大和最低温度范围(而不仅仅是焊接耐热性)。还应寻找与热浸泡和热循环有关的试验，因为这些试验将提供额外的保证。

电气特性Electrical properties

太空应用的互连运行环境与地面上有很大的不同。这些组件将在真空或至少部分真空条件下运行，这将对其最大额定电压产生影响。闪络情况发生时的电压取决于空气分子的密度。因此，应确定接头在低气压下的电压额定值。

材料科学方面The materials science aspect

如果连接器应用于太空，那么它们必须表现出恶劣环境的可靠性，这从选择合适的材料开始。金属接触点需要结合耐久性和高表面电导率水平。由于暴露在空间的真空中，漏气可能是一个潜在的问题。这可能导致在接近真空条件下连接器的组成材料被释放。因此，不必要的污染物可能被引入空间定位系统，影响敏感电子设备的性能，甚至可能导致对它们造成不可撤销的损害。美国宇航局和欧洲航天局(ESA)都为其太空应用中使用的材料提供了推荐的最大排气量水平。在确定连接器型号之前，必须与制造商检查特征材料是否保持在这些级别内。

最小化尺寸和重量Minimizing size and weight

太空应用系统必须在物理尺寸和有效载荷重量方面严格限制。火箭内只能分配一定数量的空间和重量。参与立方体卫星建造的工程师们希望尽可能将多的功能融入其设计中，但不超过商定的尺寸和重量限制。这就是为什么依赖于紧凑的、轻量级的组件。当从合适的供应商采购时，外壳使用塑料材料(而不是金属)可以限制连接器的重量，同时仍然保持足够的坚固性。

通过安装具有直角配置的连接器，可以节省宝贵的空间。这使得连接器安装于PCB边缘，然后电缆可以沿着外部运行。结果是，电路板可以堆叠得更近在一起，因为它们之间不需要留出空间来安装电缆。如果选择了同时具有电源和信号传输触点的连接器，则与这些功能相关的组件计数可以减半。另一种节省空间的方法是通过板对板连接器。这里的连接器被连接在一起，而不需要任何电缆接口。这也避免了额外线缆产生的有效载荷重量。

成本影响Cost implications

进入太空耗费巨大。太空项目通常会包括航空级定制组件，但保持高度恶劣环境可靠性的要求必须与预算限制相平衡。工程师们现在希望在其设计中使用商用现成的(COTS)组件。这不仅从财务角度来看是有利的，而且可以防止交期太长。

刚才提到的板对板连接器成本效益也很明显，因为减少了一部分线缆。同样地，安装带有电源和信号传输的连接器也将更经济。

通常提到的价值数字是货币与权重。星载部件应使用尽可能轻的材料生产，节省重量，同时仍保持较高的机械可靠性，提供强大的电气性能，并保持在预算限制范围内。这可以用缩写SWAP-C(大小、重量、功率与成本之间的关系)来总结。它平衡了性能提高和可接受的组件定价的关系。

互连方案Interconnect sourcing

通过其HRi的高可靠性连接器组合，Harwin为各种各样的空间客户提供服务。这些项目涉及到小规模的学术研究项目、新的太空创业企业和大型商业卫星通信星座的部署、一直到国际知名的航天机构(如美国宇航局和欧洲航天局，以及发射服务提供商)等。

Harwin(哈文)Datamate 和 Gecko连接器系列获得高性能基准与长期恶劣环境的可靠性。它们的材料具有行业领先的放气特性，能够承受极端的热循环，并且足够坚固，可以应对强烈的机械应变。它们的接触是由铍铜化合物制成的，导电性很强，但也非常耐用。面板安装选项可用于这些连接器，以及直角配置。可以根据应用要求来确定不同的固定类型。

Harwin的轻型塑料包装Gecko连接器系列

1.25毫米间距的Gecko连接器能够载流2A。触点采用专有的四pin位设计，这意味着在触针和相应的插座之间至少有一个配合面，即使当冲击和振动达到50G时也能得到保证。

Harwin Datamate connectors with accompanying cabling Harwin的Datamate连接器

Harwin(哈文)独特的四pin设计，可以载流3.3A。这些2毫米间距连接器的工作温度范围为-55℃到+125℃。多种pin脚数选项有助于最大限度地提高布局的灵活性。Gecko 和Datamate 连接器的Mix-Tek版本减少了板空间的要求。可以同时处理信号，电源等。

越来越多的商业努力，加上航天局对让人类重返月球(以及未来，可能登陆火星)梦想，都在推动人们对高可靠性COTS互连的需求。

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