Hungarian aerospace company C3S LLC. has created the GRASSHOPPER power supply, a high-efficiency converter based on Gallium Nitride (GaN) semiconductors. With a 750W power output, it has achieved a milestone in the European Space Agency’s (ESA) Hungarian Industry Incentive Scheme, advancing to TRL-5 level. An innovative design allows multiple units to connect in parallel, increasing power output and single-point failure tolerance. It meets the needs of both large and small satellite missions, including those of Thales Alenia Space, which defined project requirements. The current terrestrial demonstrator is adaptable for stratospheric and LEO use. The next phase focuses on a radiation-resistant unit with space-qualified components for larger satellites.
A teljesítmény nem vész el. GRASSHOPPER az új, kiemelkedő hatásfokú tápegység
A C3S Kft. által fejlesztett GRASSHOPPER (GaN-based Resonant Aerospace Switching-mode Supply, for High Output Power with Promising Efficiency and Reliability) tápegység bizonyított. A 750W teljesítményű, kiemelkedő hatásfokú konverter teljesítette az Európai Űrügynökség (ESA) Hungarian Industry Incentive Scheme (HU-IIS) végső mérföldkövét, így a TRL-5-ös szintre lépett. Ez a modell már sztratoszférikus és alacsony Föld körüli pályás felhasználásra is alkalmas. Következő cél a nagyműholdas alkalmazás!
A C3S Kft. GRASSHOPPER projektje ismét új technológiát hozott el az űripar számára, amely teljesítményében szintlépést jelent az űrös konverterek világában. A Gallium-nitrid (GaN) félvezetőkön alapuló technológia újdonságnak számít az űriparban, a teljesítmény nagyságrenddel történő növelése pedig azt jelenti, hogy a GRASSHOPPER szolgáltató konverter az eddigi ~100W-os tápegységekkel szemben 750W kimenő teljesítményt biztosít. A konverter célja, hogy a nagyobb műholdakon található napelemektől, 100-150V-os feszültségről egy szabályozott, 28V-os buszt állítson elő, és mindezt 94-97%-os hatásfokkal tegye, hogy a teljesítmény minél kisebb része alakuljon hővé és vesszen kárba.
A GaN technológia többek között a mobiltelefonokban és autókban kezdett teret hódítani, ahol a kis méret, és nagy hatásfok szintén előnyt jelent. Mivel a műholdakon kiemelkedően fontos, hogy a lehető legkevesebb energia vesszen el, és a fenti teljesítmény szilícium alapú technológiákkal, azonos paraméterek mellett nem érhető el, a technológia műholdas felhasználása forradalmi megoldást jelent.
A fejlesztett tápegység további előnye, hogy egyedi konstrukciójának köszönhetően több ugyanolyan tápegység párhuzamosan összeköthető. A párhuzamosan kapcsolt tápegységek nagyobb teljesítményt (akár több kW-ot is) ki tudnak szolgálni, illetve egy GRASSHOPPER meghibásodása esetén a fennmaradó párhuzamos modulok el tudják látni a feladatukat, így egyponthiba-tűrés valósítható meg. Ez a skálázható, hibatűrő konstrukció nagy előny lehet, hiszen a rendszer rugalmasan módosítható az aktuális projekt igényeinek megfelelően, így az egyedi gyártás helyett (amely műholdaknál még mindig általános) az újra-felhasználhatóság és a sorozatgyártás előnyeit hozhatja el a nagy- és a kisműholdas missziókba egyaránt.
A termék és a megvalósítás ötlete, csakúgy, mint a gyártás terve a C3S-től származott. Az innovatív elgondoláson túlmenően az elbírálásnál sokat számított, hogy a magyar űrös cég az ESA elképzeléseivel megegyezően készen állt ennek az új technológiának kitapasztalására és kifejlesztésére, a pályázat elbírálásában pedig döntő szerepet játszott az űrminősített tápegységes tapasztalat. A tápegység egy komoly űripari szereplő, a Thales Alenia Space specifikációi alapján készült. A cég lát perspektívát a nagy megbízhatóságú, teljesítményű és hatásfokú tápegység felhasználásában magaslégköri, kisműholdas, és nagyműholdas területen egyaránt.
A jelenlegi, földi alkatrészekből épített demonstrátor modell sztratoszférikus és CubeSat-nál nagyobb, LEO pályán történő alkalmazásokra mostani formájában is alkalmas. Az alacsony Föld körüli pályán túli, nagyműholdas felhasználás bizonyítása, azaz a tápegység sugárzásálló, űrminősített komponensekből való megépítése jelenti a projekt következő lépcsőfokát. Ez a következő kihívás a GaN alapú, űrminősített tápegységek gyártása felé vezető úton. A fejlesztés során a C3S minden egyes komponensnél figyelembe vette a további, mélyűrös felhasználás lehetőségét. A problémára tehát minden egyes beépített alkatrész esetében született a LEO pályához elégséges földi és a LEO-n kívüli missziókhoz szükséges űrminősített megoldás, így a következő mérföldkő sikeres teljesítése is elérhető közelségbe került.
A C3S és az ESA egyaránt biztos a következő lépcsőfok meglépésében is, hiszen a GRASSHOPPER megoldással a cég már most egy skálázható, rugalmasan műhold platformba illeszthető konverter termékcsalád alapjait fektette le, az európai piacon elsőként.
