Die am 15.10.1997 gestartete Cassini-Sonde soll im Juli 2004 60 mal den Saturn umkreisen, wobei es zu 33 Vorbeiflügen am Saturnmond Titan kommen wird. Aufgrund der großen Entfernung des Saturns von der Sonne müssen die Meßinstrumente und die Elektronik der Sonde durch insgesamt 157 Isotopenheizer beheizt werden, die erstmalig bei der Gallileo-Mission verwendet wurden. Die Wärmequelle der Isotopenheizer ist ein PuO2-Pellet, das 1 W Wärme abgibt. Das Pellet befindet sich in einer Vakuumkapsel aus Pt-30 % Rh. Die Kapseln werden durch einen 1 mm dicke Deckscheibe verschlossen, die mit einem Lüftungsschlitz versehen ist. Die Deckscheiben werden mittels pulsierendem WIG-Schweißen an die Kapseln geschweißt, wobei die Lüftungsschlitze zuletzt verfüllt werden. Durch die Wärmezufuhr während des Schweißens kann das durch den radioaktiven Zerfall zusätzlich Wärme freisetzende Pellet zerstört werden. Alleine für die Entwicklung der ersten Schweißverfahrensvorschrift für die Gallileo-Mission 1981 waren 62 Kapseln und 21 Pellets verbraucht wurden. Von den 150 geschweißten Isotopenheizern der damaligen Serie mußten 16 wegen Schweißnahtfehler verschrottet werden. Seit der Reduzierung der Nuklearwaffenproduktion hat sich der Preis für das PuO2 drastisch erhöht. Außer den 1500 USD für den Werkstoff der Kapsel sind weitere 15000 USD für das PuO2 aufzuwenden, so daß die Verfahrensvorschrift nun unter dem Gesichtspunkt der Wirtschaftlichkeit nochmals überarbeitet wurde. Die gesamte Schweißapparatur befindet sich in einer heliumgefluteten Druckkammer. Die Kapsel befindet sich eingespannt auf einem Drehtisch, der von einem Gleichstrommotor mit einer 50:1 Übersetzung angetrieben wird. Ein Wolframstab hält die Deckscheibe in Position, dessen Lage synchron mit dem Schweißbrenner manuell verändert werden kann. Der Schweißbrenner wird in einem Winkel von 45 Grad an die Schweißfuge herangeführt. In Vorversuchen wurden die Schweißparameter ermittelt, mit denen eine höhere Schweißgeschwindigkeit erzielt werden kann, um den Druckanstieg infolge der Erwärmung des Kapselinneren zu vermeiden. Als Schweißparameter wurden eine Frequenz von 30 Hz, ein Schweißstrom von 40 und 30 A und ein Vorschub von 6,99 mm in 5 Sekunden gewählt. Das Schweißbad wird durch ein He/Ar-Schutzgas geschützt.
Radioisotopic heater units warm an interplanetary spacecraft
Radioisotopen-Heizelemente erwärmen ein Interplanetar-Raumfahrzeug
Welding Journal, New York ; 77 , 1 ; 33-38
1998
6 Seiten, 7 Bilder, 2 Tabellen, 9 Quellen
Article (Journal)
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