Příprava kvalifikačních termo-vakuových zkoušek kosmických zařízení

Abstract

Tato diplomová práce je zaměřena na vývoj a ověření experimentálních postupů pro testování miniaturního tepelného spínače (MHS) v termo-vakuové komoře (TVAC) za podmínek odpovídajících kosmickému prostředí. Hlavním cílem bylo připravit zkušební sestavu, postup vyhodnocení dat a metodiku pro budoucí kalibraci a kvalifikaci termo-vakuové komory. Byla provedena řada úvodních zkoušek, cyklických zkoušek a testů tepelné rovnováhy se vzorky z bronzu a hliníku. Cyklické testy, které byly provedeny ve vysokém vakuu a CO2 atmosféře potvrdili schopnost systému dosáhnout požadovaných teplotních profilů a simulovat tepelnou zátěž komponent na orbitě. Testy tepelné rovnováhy byly navrženy k určení tepelných veličin pro rozhraní měď-hliník v ustáleném stavu. I když se podařilo získat použitelná data, odchylky v naměřeném tepelném odporu naznačovaly citlivost na mechanické uspořádání komory, polohu senzorů a okolní podmínky. Pro analýzu dat a validaci naměřených výsledků byl použit tepelný model. Zjištěné problémy, jako jsou poškození kabelů při cyklických testech a kolísání kontaktního tepelného odporu, podnítili ke vzniku doporučení pro zlepšení designu testovací sestavy a konzistenci měření. Práce je zakončená návrhem dalších zkoušek pro rozhraní hliník-hliník pro izolaci materiálově specifického chování. Vyvinuté metody a poznatky jsou základem pro budoucí kvalifikaci vesmírných komponent a kalibraci tepelných systémů.

This thesis focuses on the development and validation of experimental procedures for thermal vacuum chamber (TVAC) testing of miniaturized heat switch (MHS) under space-relevant conditions. The main objective was to prepare the test setup, data evaluation procedure and methodology for future calibration and qualification of the TVAC facility. A series of pilot tests, cyclic tests, and thermal balance tests were conducted with bronze and aluminium dummies. Cyclic testing in high vacuum and low-pressure CO2 atmospheres validated the system’s ability to achieve required temperature profiles and simulating orbital thermal cycling. Thermal balance tests were designed to quantify thermal parameters for copper-aluminium interfaces under steady-state conditions. Whilst successful in generating usable data, deviations in measured thermal resistance suggested sensitivity to mechanical setup, sensor positioning, and environmental conditions. A thermal model was applied to analyze data and validate measured results. Observed issues, such as cable damage during cyclic testing and thermal contact resistance variation, informed recommendations for test stack design improvement and measurement consistency. The thesis concludes by proposing further testing with an aluminium-aluminium interface to isolate material-specific behavior. The methods and insights developed here establish a foundation for future space component qualification and thermal system calibration.