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天氣預(yù)報(bào)利用科學(xué)原理、數(shù)學(xué)模型和對(duì)過去天氣模式的知識(shí)來預(yù)測(cè)未來的天氣。雖然預(yù)測(cè)依賴于人類的分析、解釋和判斷，但日益復(fù)雜的數(shù)據(jù)收集能提高準(zhǔn)確性。衛(wèi)星已成為這一過程中的一個(gè)重要工具，而連接器組件是其成功不可或缺的一部分。

GOES-U是NOAA（美國國家海洋和大氣管理局）GOES-R系列氣象衛(wèi)星的第四顆，也是最后一顆，于2024年6月25日發(fā)射，正在北美東海岸運(yùn)行?，F(xiàn)在被稱為GOES East，它提供高級(jí)的天氣圖像、大氣測(cè)量、閃電活動(dòng)的實(shí)時(shí)地圖，以及關(guān)鍵的空間天氣觀測(cè)。GOES-R系列中的衛(wèi)星為天氣預(yù)報(bào)、風(fēng)暴跟蹤和氣候監(jiān)測(cè)提供了關(guān)鍵的數(shù)據(jù)。他們先進(jìn)的儀器和快速更新改進(jìn)了對(duì)颶風(fēng)、野火和閃電等大氣現(xiàn)象的探測(cè)，這有助于美國國家氣象局和氣象學(xué)家進(jìn)行早期預(yù)警、防災(zāi)和資源管理。

洛克希德·馬丁公司GeoXO的副總工程師安東尼·迪默庫里奧（Anthony Dimercuri）說：“GeoXO將擴(kuò)展GOES-R天氣系列，幫助NOAA提供關(guān)于惡劣天氣模式、海洋生態(tài)系統(tǒng)、空氣質(zhì)量和氣候變化的更好、更準(zhǔn)確的信息。有了新的儀器，星座將帶來許多新的進(jìn)步，包括第一個(gè)海岸生態(tài)系統(tǒng)的地球靜止觀測(cè)，支持有彈性的沿海社區(qū)，接近實(shí)時(shí)高光譜測(cè)深來繪制大氣狀態(tài)，增強(qiáng)嚴(yán)重對(duì)流監(jiān)測(cè)的閃電觀測(cè)，以及美國大陸范圍內(nèi)對(duì)我們呼吸的空氣中有害污染物的觀測(cè)。”

太空電子

Omnetics連接器公司的特別項(xiàng)目經(jīng)理特拉維斯·諾伊曼（Travis Neumann）說：“太空應(yīng)用通常需要定制電子解決方案，特別關(guān)注獨(dú)特的條件，所以從一開始就了解需要哪些連接器材料是很重要的。”例如，在太空中，SWaP（大小、重量和功率）是一個(gè)主要問題，特別是當(dāng)許多公司已經(jīng)發(fā)射近地軌道（LEO）納米衛(wèi)星，或立方體衛(wèi)星。多顆小型衛(wèi)星可以在一個(gè)星座中發(fā)射，而且比單一的大型衛(wèi)星更具成本效益，但也使連接器組件尺寸和重量的限制更加關(guān)鍵。

迪默庫里（Dimercurio）說：“連接器和線束傳輸電信號(hào)。最小的立方體衛(wèi)星，可能有10個(gè)或更少的連接器組件。像GeoXO這樣的大型航天器，將有數(shù)百個(gè)連接器組件。”

Omnetics連接器公司的立方體衛(wèi)星連接器

“當(dāng)連接器設(shè)計(jì)考慮功率和信號(hào)時(shí)，導(dǎo)體的大小影響電流，其中間距會(huì)影響電壓。一旦我們知道了需要多少個(gè)連接器組件，以及這些連接的電壓或電流額定值時(shí)，就可以確定最佳的連接器設(shè)計(jì)解決方案。此外，從傳統(tǒng)的大型軍用連接器向高可靠性微納米類型的轉(zhuǎn)變。在服務(wù)器中使用的連接器技術(shù)，如刀片式安裝或可堆棧連接，該連接器技術(shù)促進(jìn)了大型衛(wèi)星的組裝。有線解決方案正在將彎曲電路作為一種節(jié)省空間的選擇，從而更好地管理立方體衛(wèi)星的線和板之間的連接。”

惡劣環(huán)境挑戰(zhàn)

該連接器設(shè)計(jì)能夠承受空間的電子元件是這個(gè)過程的重要組成部分。當(dāng)衛(wèi)星與運(yùn)載火箭分離時(shí)，可能會(huì)發(fā)生對(duì)衛(wèi)星身體結(jié)構(gòu)的震動(dòng)（瞬態(tài)沖擊波）。這種沖擊波震動(dòng)可能對(duì)電路板和電氣元件有害。連接器和線束可能會(huì)從電路板上移位，導(dǎo)致電子設(shè)備出現(xiàn)故障。

諾伊曼（Neumann）說：“太空中的輻射使得屏蔽成為必要，然而，屏蔽增加了重量，從而成為一個(gè)因素。”連接器材料還應(yīng)選擇足夠?qū)挼墓ぷ鳒囟确秶?，防止反?fù)冷熱循環(huán)造成的疲勞。

放氣是另一個(gè)考慮因素，特別是對(duì)光學(xué)成像系統(tǒng)。光學(xué)傳感器通常有非常嚴(yán)格清潔要求的鏡頭。例如，Dimercurio解釋說：“鍍鎘是飛行連接器上非常常見的表面類型，因?yàn)樗且环N堅(jiān)固的材料，可以防止腐蝕。不幸的是，鎘也會(huì)在真空中升華。這意味著鎘分子將從連接器表面分離出來，最終可以附著在我們儀器的光學(xué)透鏡上。這顯然會(huì)帶來一個(gè)大問題。”

在連接器組件之間緊密的RF密封也很重要。迪默庫里奧說：“如果有任何間隙，無論多么微小，都是射頻信號(hào)泄漏的機(jī)會(huì)。特別是每秒切換數(shù)億次的連接器數(shù)據(jù)線，信號(hào)會(huì)‘泄漏’，能被GeoXO通信儀器接收。”

AlBeMet（左）鋁鈹MMC和SupremEXMMC（上圖右）零件

Materion公司為氣象衛(wèi)星提供連接器材料。AlBeMet（左）鋁鈹MMC（金屬基質(zhì)復(fù)合材料）用于衛(wèi)星結(jié)構(gòu)。該連接器設(shè)計(jì)結(jié)合了鋁和鈹金屬的優(yōu)點(diǎn)，與鈦、傳統(tǒng)的鋁MMC相比，它具有更大的連接器設(shè)計(jì)靈活性、特定的剛度和性能優(yōu)勢(shì)。該連接器組件也被用于衛(wèi)星中的熱管理。SupremEXMMC（上圖右）將超細(xì)碳化硅增強(qiáng)材料，與航空航天鋁合金結(jié)合成優(yōu)于傳統(tǒng)合金的連接器組件復(fù)合材料，因?yàn)樗鼈兘Y(jié)合了鋁的輕質(zhì)性能，具有突出的連接器設(shè)計(jì)強(qiáng)度和剛度。

Materion公司的高純度鈹S-200-F金屬

Materion公司的高純度鈹S-200-F金屬被用于許多衛(wèi)星，因?yàn)樵撨B接器材料可以在不損失耐用性的情況下減少連接器組件體積和重量。該連接器設(shè)計(jì)在太空中發(fā)現(xiàn)的低溫中具有較高的耐熱性和熱穩(wěn)定性。

Materion的QMet合金

Materion的QMet合金，標(biāo)準(zhǔn)金材料，該連接器設(shè)計(jì)結(jié)合了銅、鉻和銀。它比其它具有相似強(qiáng)度的合金具有更大的導(dǎo)電性，抗應(yīng)力弛緩性與銅鈹相當(dāng)。對(duì)于連接器設(shè)計(jì)工程師來說，額外的導(dǎo)電性將使他們能夠?yàn)楸纫酝魏螘r(shí)候在更小的空間設(shè)計(jì)大電流和高傳熱組件，這在衛(wèi)星上是非常有價(jià)值的。

環(huán)境監(jiān)測(cè)

衛(wèi)星技術(shù)超越了天氣預(yù)報(bào)，還能應(yīng)對(duì)環(huán)境挑戰(zhàn)和幫助救災(zāi)工作。2024年12月5日，Sentinel-1C 衛(wèi)星從法屬圭亞那的庫魯發(fā)射，由Vega-C火箭發(fā)射。在第三次Sentinel-1 任務(wù)中，它收集了環(huán)境監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并在進(jìn)入軌道的第一周內(nèi)發(fā)送了斯瓦爾巴特群島、挪威、荷蘭和比利時(shí)的初步雷達(dá)圖像。Sent1inel-1C將與2014年發(fā)射的Sentinel-1A合作，為監(jiān)測(cè)地震、火山活動(dòng)、滑坡、森林砍伐和極地冰的變化提供數(shù)據(jù)。

Smiths互連公司為 Sentinel-1C 衛(wèi)星提供了雙曲線接觸技術(shù)CMD系列PCB連接器（上圖左）和彈簧探頭插入器（上圖右）。該連接器設(shè)計(jì)的可靠性和耐用性使它們成為要求苛刻的空間環(huán)境的理想選擇。連接器組件彈簧探頭插入器提供了良好的信號(hào)完整性和機(jī)械彈性，并改進(jìn)了小型化，允許去除連接器系統(tǒng)內(nèi)部的電纜控制。這兩種連接器設(shè)計(jì)解決方案在雷達(dá)傳輸系統(tǒng)中都發(fā)揮著跟蹤和傳輸衛(wèi)星位置的關(guān)鍵作用。

Sentinel-1任務(wù)是Copernicus（哥白尼）計(jì)劃（歐盟航天計(jì)劃的地球觀測(cè)部分）的一部分，由歐洲委員會(huì)管理，并由歐洲航天局（ESA）支持。Smiths互連公司與連接器組件承包商Thales Alenia Space公司合作。Smiths 互連公司總裁Julian Fagge（朱利安·法格）說：“我們的雙曲線型和彈簧探測(cè)器的連接器解決方案，以及我們的循環(huán)器，被設(shè)計(jì)成能夠承受惡劣的空間條件，并確保持續(xù)的性能。”