Avaruusinstrumentin mekaniikkasuunnittelu

Tämän insinöörityön tarkoituksena on kehittää avaruusinstrumentti, joka on osa Euroopan avaruusjärjestön ESA:n ja Japanin avaruusjärjestön JAXA:n BepiColombo-yhteistyöhanketta. Satelliitti lähetetään Merkurius-planeetan kiertoradalle vuonna 2013. Avaruusaluksen matka Merkuriukseen kestää yhteensä kuusi vuotta ja on perillä vuonna 2019. Yksi BepiColombo-satelliitin tieteellisistä instrumenteista on Oxford Instruments Analytical Oy:n kehittämä SIXS-instrumentti (Solar Intensity X-ray and particle Spectrometer). Instrumentin tarkoituksena on mitata auringosta tulevaa röntgen- ja partikkelisäteilyä. Se toimii yhteistyössä Merkuriuksen pintaa mittaavan MIXS-instrumentin (Mercury Imaging X-ray Spectrometer) kanssa. Tuloksista pystytään analysoimaan ne alkuaineet, joista Merkuriuksen pinta koostuu. Työn alussa esitellään teoriataustaa alkuaineiden mittauksesta niiltä osin, kuin se tämän työn kannalta on tarpeellista. Työssä syvennytään tarkemmin auringosta tulevan säteilyn mittauksesta vastaavan instrumentin tekniikkaan ja mekaniikkasuunnitteluun. Instrumentin lämpöteknisestä suunnittelusta, värähtelymittauksista ja lujuusanalyysista on työhön sisällytetty pääasiat. Työn tuloksena on kehitetty instrumenttiin tulevan partikkelidetektorin prototyyppi sekä instrumenttikotelon malli. Lopullisen koon instrumenttikotelolle määrittää vaadittavan elektroniikan viemä tila. Mittalaitteen kehitystyö jatkuu Oxford Instruments Analytical Oy:ssä vuoteen 2011 saakka.

The purpose of this graduate study is to develop a space instrument as part of European Space Agency ESAs and Japan Aerospace Exploration Agency JAXAs BepiColombo cooperation project. The spacecraft will be sent to the orbit of the planet Mercury in the year 2013. The voyage to Mercury takes six years, so the spacecraft will arrive in the orbit of Mercury in 2019. One of the scientific instruments used in the BepiColombo-satellite will be the SIXS-instrument (Solar Intensity X-ray and particle Spectrometer), developed and manufactured by Oxford Instruments Analytical Oy. The purpose of the instrument is to measure the X-ray and particle radiation emitted by the sun. It will work in cooperation with the MIXS-instrument (Mercury Imaging X-ray Spectrometer) measuring the surface of Mercury. The elemental composition of Mercury can be calculated from these measuring results. The graduate work opens with a presentation of the principles for measuring elements. This is then followed by a more detailed presentation of the mechanics design and the technology needed for the instrument measuring sun based radiation. The basics of thermal design, vibration tests and finite element modeling are also included in this work. As a result of this work, a prototype of a particle detector has been made. Also the instrument housing is developed to its well-nigh final form and the size of electronics will determine its final shape. Development process will continue until year 2011.