Een team van senioren van het University of North Texas College of Engineering heeft een energiezuinig systeem ontwikkeld voor het aansturen van zonnepanelen op CubeSats met behulp van een nikkel-titanium vormgeheugenlegering.

Hun ontwerp versloeg teams van negen andere universiteiten en behaalde de eerste plaats bij de CASMART 3rd Student Design Challenge in Duitsland. De internationale technische wedstrijd voor studenten en afgestudeerden vroeg teams om innovatieve technologieën te creëren met behulp van vormgeheugenlegeringen.

KubusSats, soms microsatellieten genoemd, kan zo klein zijn als een 4-inch kubus. Ze gebruiken vaak kant-en-klare onderdelen en zijn goedkoop om in een lage baan om de aarde te lanceren. CubeSats kunnen voor alles worden gebruikt, van algemeen onderzoek tot communicatie en aardobservatie.

Legeringen met vormgeheugen hebben het vermogen om hun vorm te veranderen als reactie op temperatuurveranderingen. Deze wijzigingen kunnen worden gebruikt om te pushen, trek en draai de zonnepanelen van een CubeSat zonder de noodzaak van geavanceerde bewegende delen en zwaar stroomverbruik. De legering neemt minder ruimte in beslag dan hydraulische of pneumatische systemen en door het elimineren van pompen, versnellingen, vloeistoffen en afdichtingen, er zijn minder onderdelen om te falen.

"De hoeveelheid stroom die beschikbaar is in CubeSats voorafgaand aan de implementatie van zonnepanelen is zeer, heel beperkt, " zei Michael Ayers, een senior werktuigbouwkunde en energietechniek. "Tot het zonne-energie gaat, de CubeSat is in wezen een telefoon zonder oplader. Zodra de batterij leeg is, het is voorbij."

Het systeem ontworpen door Ayers, en medestudenten van de faculteit Werktuigbouwkunde en Energietechniek Bretagne Thurstin, Kelsa Adams, Jordan Barnes, Robert Boone en David Evers openen, sluit en verplaatst de zonnepanelen van een CubeSat in de ruimte met slechts 20 watt batterijvermogen.

"Voor dit project we hebben drie afzonderlijke mechanismen van vormgeheugenlegeringen ontwikkeld voor onze CubeSat, genaamd Penny, een retentiemechanisme dat de zonnepanelen op hun plaats houdt tijdens de lancering, een plaatsingsmechanisme dat de zonnepanelen in de ruimte uitbreidt en een actuator die de panelen beweegt om de zon te volgen, " zei Thurstin. "Het toepassen van een minimale hoeveelheid elektriciteit levert alle mechanische energie die nodig is om de satelliet aan de gang te krijgen. We hebben eigenlijk een CubeSat gebouwd om te laten zien hoe het legeringssysteem met vormgeheugen zou werken."

Naast het regelen van zonnepanelen op CubeSats, het onderzoek van de UNT-teams heeft toepassingen in sectoren zoals de luchtvaart, auto, ruimte, biomedische en vele anderen.