GRASSHOPPER
(Rovat: Hazai kutatóhelyek és űripar, Új eszközök és anyagok , Nyereség az országnak - 2023.08.03 07:15.)

A teljesítmény nem vész el. GRASSHOPPER az új, kiemelkedő hatásfokú tápegység.

A C3S Kft. által fejlesztett GRASSHOPPER (GaN-based Resonant Aerospace Switching-mode Supply, for High Output Power with Promising Efficiency and Reliability) tápegység bizonyított. A 750 W teljesítményű, kiemelkedő hatásfokú konverter teljesítette az Európai Űrügynökség (ESA) Hungarian Industry Incentive Scheme (HU-IIS) végső mérföldkövét, így a TRL-5-ös szintre lépett. Ez a modell már sztratoszférikus és alacsony Föld körüli pályás felhasználásra is alkalmas. Következő cél a nagyműholdas alkalmazás!

A C3S Kft. GRASSHOPPER projektje ismét új technológiát hozott el az űripar számára, amely teljesítményében szintlépést jelent az űrös konverterek világában. A Gallium-nitrid (GaN) félvezetőkön alapuló technológia újdonságnak számít az űriparban, a teljesítmény nagyságrenddel történő növelése pedig azt jelenti, hogy a GRASSHOPPER szolgáltató konverter az eddigi ~100 W-os tápegységekkel szemben 750 W kimenő teljesítményt biztosít. A konverter célja, hogy a nagyobb műholdakon található napelemektől, 100–150 V-os feszültségről egy szabályozott, 28 V-os buszt állítson elő, és mindezt 94–97%-os hatásfokkal tegye, hogy a teljesítmény minél kisebb része alakuljon hővé és vesszen kárba.

A GaN technológia többek között a mobiltelefonokban és autókban kezdett teret hódítani, ahol a kis méret és nagy hatásfok szintén előnyt jelent. Mivel a műholdakon kiemelkedően fontos, hogy a lehető legkevesebb energia vesszen el, és a fenti teljesítmény szilícium alapú technológiákkal, azonos paraméterek mellett nem érhető el, a technológia műholdas felhasználása forradalmi megoldást jelent.

(Kép: C3S)

A fejlesztett tápegység további előnye, hogy egyedi konstrukciójának köszönhetően több ugyanolyan tápegység párhuzamosan összeköthető. A párhuzamosan kapcsolt tápegységek nagyobb teljesítményt (akár több kW-ot is) ki tudnak szolgálni, illetve egy GRASSHOPPER meghibásodása esetén a fennmaradó párhuzamos modulok el tudják látni a feladatukat, így egyponthibatűrés valósítható meg. Ez a skálázható, hibatűrő konstrukció nagy előny lehet, hiszen a rendszer rugalmasan módosítható az aktuális projekt igényeinek megfelelően, így az egyedi gyártás helyett (amely műholdaknál még mindig általános) az újra felhasználhatóság és a sorozatgyártás előnyeit hozhatja el a nagy- és a kisműholdas küldetésekhez egyaránt.

A termék és a megvalósítás ötlete – csakúgy, mint a gyártás terve – a C3S-től származott. Az innovatív elgondoláson túlmenően az elbírálásnál sokat számított, hogy a magyar űrös cég az ESA elképzeléseivel megegyezően készen állt ennek az új technológiának a kitapasztalására és kifejlesztésére, a pályázat elbírálásában pedig döntő szerepet játszott az űrminősített tápegységes tapasztalat. A tápegység egy komoly űripari szereplő, a Thales Alenia Space specifikációi alapján készült. A cég lát perspektívát a nagy megbízhatóságú, teljesítményű és hatásfokú tápegység felhasználásában magaslégköri, kisműholdas és nagyműholdas területen egyaránt.

A jelenlegi, földi alkatrészekből épített demonstrátor modell sztratoszférikus és CubeSatnál nagyobb, alacsony (LEO) pályán történő alkalmazásokra mostani formájában is alkalmas. Az alacsony Föld körüli pályán túli, nagyműholdas felhasználás bizonyítása, azaz a tápegység sugárzásálló, űrminősített komponensekből való megépítése jelenti a projekt következő lépcsőfokát. Ez a következő kihívás a GaN alapú, űrminősített tápegységek gyártása felé vezető úton. A fejlesztés során a C3S minden egyes komponensnél figyelembe vette a további, mélyűrös felhasználás lehetőségét. A problémára tehát minden egyes beépített alkatrész esetében született a LEO pályához elégséges földi és a LEO-n kívüli küldetésekhez szükséges űrminősített megoldás, így a következő mérföldkő sikeres teljesítése is elérhető közelségbe került.

A C3S és az ESA egyaránt biztos a következő lépcsőfok meglépésében is, hiszen a GRASSHOPPER megoldással a cég már most egy skálázható, rugalmasan műholdplatformba illeszthető konverter termékcsalád alapjait fektette le, az európai piacon elsőként.

Bagó László
rendszermérnök, C3S Kft.