Lifecycle estimations of space probes radar altimeter antenna from the perspective of mechanical engineering
Tikkala, Aino (2024)
Kandidaatintyö
2024
School of Energy Systems, Konetekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024052133891
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024052133891
Tiivistelmä
This thesis estimates the radar altimeter antennas life cycle and aspires to find ways to improve the sustainability within the methods of mechanical engineering. The key methods for this thesis are to create a literary review exploring the material and manufacturing processes, R5 method to assess the circular economy of the antenna and analysing the antennas 3D model in SolidWorks’ Sustainability module.
The radar altimeter antenna is a component in the Cassini-Huygens mission to explore the Saturn and Titan. The radar altimeter antennas job is to detect the terrain of the Titan using microwave signals. The antenna is a plate slot array antenna with a simple three plate from, with the frequency range of 15.4 GHz to 15.8 GHz.
The results of the life cycle assessment show that the antenna has multiple solutions of developing the antenna environmentally friendlier. The best improvement is done by switching the CNC based manufacturing to additive manufacturing. Aluminium alloys in 3D printing need more research to be as efficient as the traditional methods but slot array antennas already have a solid foundation in additive manufacturing. 3D printing provides major improvements in the antenna’s lifecycle. Tämä kandidaatintyö käy läpi avaruusluotaimen etäisyydemittaututkan elämänkaaren ja pyrkii löytämään keinoja parantamaan tutkan ympäristöystävällisyyttä konetekniikan keinoin. Käytetyt avain metodit ovat kirjallinen katsaus mahdollisiin materiaaleihin ja valmistustapoihin, kiertotalouden mahdollisuuksien arviointi R5 metodilla ja SolidWorksin Sustainability moduulin hyödyntäminen kokonaisvaltaisen tuloksen saamiseen.
Etäisyydenmittaustutka on osa Cassini-Huygens avaruuslentoa, jonka tarkoitus oli tutkia Saturnusta ja sen kuita. Etäisyydenmittaustutkan tehtävänä on havaita Titanin maasto mikroaaltoja hyödyntäen. Tutka on levymäinen rakotutka, joka muodostuu kolmesta levystä ja toimii taajuusalueella 15.4 GHz – 15.8 GHz.
Etäisyydenmittaustutkan elinkaaritarkastelussa havaitaan useampi ympäristöystävällisyyttä kohottavaa ratkaisua. Paras tapa saada kehitystä on vaihtaa perintäisempi CNC valmistus muoto lisäävään tuotantoon. Alumiiniseoksilla on vielä tehtävä tutkimuksia 3D tulostuksen parissa ollakseen yhtä tehokas kuin CNC, mutta rakotutkilla on jo kattava perusta 3D printtauksen parissa. 3D printtaus parantaa huomattavasti tutkan kestävää kehitystä ja elämänkaarta.
The radar altimeter antenna is a component in the Cassini-Huygens mission to explore the Saturn and Titan. The radar altimeter antennas job is to detect the terrain of the Titan using microwave signals. The antenna is a plate slot array antenna with a simple three plate from, with the frequency range of 15.4 GHz to 15.8 GHz.
The results of the life cycle assessment show that the antenna has multiple solutions of developing the antenna environmentally friendlier. The best improvement is done by switching the CNC based manufacturing to additive manufacturing. Aluminium alloys in 3D printing need more research to be as efficient as the traditional methods but slot array antennas already have a solid foundation in additive manufacturing. 3D printing provides major improvements in the antenna’s lifecycle.
Etäisyydenmittaustutka on osa Cassini-Huygens avaruuslentoa, jonka tarkoitus oli tutkia Saturnusta ja sen kuita. Etäisyydenmittaustutkan tehtävänä on havaita Titanin maasto mikroaaltoja hyödyntäen. Tutka on levymäinen rakotutka, joka muodostuu kolmesta levystä ja toimii taajuusalueella 15.4 GHz – 15.8 GHz.
Etäisyydenmittaustutkan elinkaaritarkastelussa havaitaan useampi ympäristöystävällisyyttä kohottavaa ratkaisua. Paras tapa saada kehitystä on vaihtaa perintäisempi CNC valmistus muoto lisäävään tuotantoon. Alumiiniseoksilla on vielä tehtävä tutkimuksia 3D tulostuksen parissa ollakseen yhtä tehokas kuin CNC, mutta rakotutkilla on jo kattava perusta 3D printtauksen parissa. 3D printtaus parantaa huomattavasti tutkan kestävää kehitystä ja elämänkaarta.