फ्लैट प्लेट एंटेना के लिए 7-चरणीय रखरखाव चेकलिस्ट

फ़्लैट प्लेट एंटेना (flat plate antennas) के नियमित रखरखाव में भौतिक क्षति के लिए निरीक्षण करना, कनेक्टर की अखंडता (connector integrity) की जाँच करना, गैर-अपघर्षक सामग्री (non-abrasive materials) से सतहों की सफाई करना, माउंटिंग स्थिरता (mounting stability) को सत्यापित करना, वीएसडब्ल्यूआर (VSWR) का परीक्षण करना (लक्ष्य $<1.5:1$), ध्रुवीकरण संरेखण (polarization alignment) की पुष्टि करना, और इष्टतम प्रदर्शन और $\pm2\{ dB}$ के भीतर सिग्नल शक्ति प्रतिधारण सुनिश्चित करने के लिए हर 6 महीने में दिगंश/ऊंचाई कोणों (azimuth/elevation angles) को पुन: कैलिब्रेट करना शामिल है।

सतह की सफाई में लापरवाही नहीं की जा सकती

पिछले साल, एशिया-पैसिफिक VI उपग्रह (Asia-Pacific VI satellite) के वेवगाइड घटकों पर कार्बन जमाव (carbon buildup) के कारण EIRP में $1.3\{dB}$ की गिरावट आई, जिसके परिणामस्वरूप मासिक ट्रांसपोंडर किराए के नुकसान में $2$ मिलियन डॉलर का सीधा नुकसान हुआ। उपग्रह संचार (satellite communications) में लगे लोग जानते हैं कि सपाट सतह पर धूल को सिर्फ झाड़न से नहीं हटाया जा सकता—94GHz पर, $0.1\{mm}$ मोटी नमक की धुंध (salt fog) जमा होने पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों (electromagnetic waves) को ITU-R S.1327 मानक मूल्य से तीन गुना अधिक संचरण नुकसान (transmission losses) हो सकता है।

जेपीएल (JPL) में गहरे अंतरिक्ष नेटवर्क अपग्रेड (deep space network upgrades) में मेरी भागीदारी के दौरान, मैंने पाया कि अधिकांश लोग आसानी से इन तीन नुकसानों में पड़ जाते हैं:

• गलत पोंछने की दिशा का उपयोग करना: वेवगाइड स्लॉट (Waveguide Slots Orientation) के साथ पोंछना परेशानी को आमंत्रित करना है; किसी को एमआईएल-एसटीडी-188-164ए क्लॉज 6.2.3 (MIL-STD-188-164A clause 6.2.3) का संदर्भ देते हुए $60^{\circ}$ क्रॉस पैटर्न (cross pattern) का उपयोग करना चाहिए
• किनारे समाई प्रभाव (edge capacitance effects) की उपेक्षा करना: एंटीना किनारों के चारों ओर $5\{cm}$ क्षेत्र को $<2.5$ के ढांकता हुआ स्थिरांक (dielectric constant) वाले क्लीनर का उपयोग करना चाहिए, अन्यथा यह सतह तरंग चरण बदलाव (Surface Wave Phase Shift) को बदल देता है
• सामग्री संगतता (material compatibility) को कम आंकना: के-बैंड एंटेना (K-band antennas) को साफ करने के लिए औद्योगिक अल्कोहल (industrial alcohol) का उपयोग करने से फ्लोरोरबर सील (fluororubber seals) में $0.8\{mm}$ की सूजन आई, जिससे हवा का रिसाव हुआ

सामना किए गए सबसे चुनौतीपूर्ण मामलों में से एक चाइनासैट 12 (Chinasat 12) पर एलएनए (LNA) में जल वाष्प का प्रवेश (water vapor ingress) था। इंजीनियरों ने फ़ीड (feed) को जबरदस्ती उड़ाने के लिए संपीड़ित हवा (compressed air) का इस्तेमाल किया, जिसने बहुपरत संक्षारण संरक्षण कोटिंग (multilayer corrosion protection coating) को सूक्ष्म खांचों (microscopic grooves) से खरोंच दिया। बाद में, एक वेक्टर नेटवर्क एनालाइज़र (vector network analyzer) का उपयोग करके, उन्होंने पाया कि $18.7\{GHz}$ आवृत्ति बिंदु पर, VSWR $1.15$ से $1.8$ तक बढ़ गया।

हमारी वर्तमान मानक संचालन प्रक्रिया (standard operating procedure) है:

1. पहले बड़े कणों को संभालने के लिए एक वेफर-स्तरीय वैक्यूम पेन (wafer-level vacuum pen) का उपयोग करें (पीटीएफई ढांकता हुआ परत (PTFE dielectric layer) को खरोंचने से रोकने के लिए)
2. उड़ाने के लिए आईएसओ 14644-1 क्लास 5 (ISO 14644-1 Class 5) अनुरूप इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज आयनीकरण एयर गन (electrostatic discharge ionizing air gun) का उपयोग करें
3. गीले पोंछने के लिए नासा जेपीएल (NASA JPL) के विशेष रूप से तैयार किए गए निर्जल इथेनॉल-फ्लोराइनेटेड तरल मिश्रण (anhydrous ethanol-fluorinated liquid mixture) (पेटेंट संख्या US2024102332A1) का उपयोग करें

हाल के परीक्षणों से पता चला है कि $ >60\%$ की सापेक्ष आर्द्रता (relative humidity) वाले वातावरण में, बेरिलियम ऑक्साइड सिरेमिक सबस्ट्रेट्स (BeO Ceramic Substrate) की सतह पर $2\{nm}$ मोटी पानी की फिल्म बनती है। इस मोटाई को कम मत आंकिए; क्यू/वी बैंड (Q/V bands) पर, यह शोर आकृति (noise figure) को $0.4\{dB}$ तक खराब कर सकता है — यह डेटा सावधानीपूर्वक कीसाइट एन9048बी स्पेक्ट्रम एनालाइज़र (Keysight N9048B spectrum analyzer) का उपयोग करके तीन महीनों में प्राप्त किया गया था।

पिछले साल तियानलियन II (Tianlian II) की डिबगिंग (debugging) करते समय ओल्ड झांग (Old Zhang) द्वारा की गई गलती सबसे अधिक प्रतिनिधि है: माध्यमिक प्लाज्मा उपचार (Post-Cleaning Plasma Treatment) किए बिना नियमित धूल-रहित कपड़े से सफाई करने के बाद, तीन महीनों के भीतर अंतराल में फफूंदी (mold) उग आई। एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के तहत, हाइफ़े (hyphae) को क्वार्टर-वेवलेंथ गहराई (quarter-wavelength depth) पर ठीक से देखा गया, जिससे एक अनुनाद गुहा (resonant cavity) बन गया, जो प्रभावी रूप से $3\{dB}$ लाभ (gain) को खा गया।

स्क्रू कसाव की जाँच की जानी चाहिए

पिछले महीने, हमने एशिया-पैसिफिक 6डी उपग्रह (Asia-Pacific 6D satellite) की ध्रुवीकरण अलगाव गिरावट (polarization isolation degradation) की घटना को संभाला। फ़ीड (feed) खोलने पर, यह पाया गया कि केयू-बैंड फ़ीड नेटवर्क (Ku-band feed network) पर सभी चार M3 स्टेनलेस स्टील स्क्रू (stainless steel screws) के टॉर्क मान (torque values) निचले सीमा से नीचे गिर गए थे। इस ढीलेपन ने वेवगाइड निकला हुआ किनारा (waveguide flange) के संपर्क प्रतिबाधा (contact impedance) को $0.8\{m}\Omega$ से $12\{m}\Omega$ तक सीधे बढ़ा दिया, जो मर्फी के नियम (Murphy’s Law) के साथ पूरी तरह से मेल खाता है — सबसे महत्वपूर्ण कनेक्शन हमेशा पहले विफल होंगे।

एमआईएल-एसटीडी-188-164ए क्लॉज 7.3.9 (MIL-STD-188-164A clause 7.3.9) के अनुसार, निकला हुआ किनारा स्क्रू को $\pm25^{\circ}\{C/min}$ तापमान उतार-चढ़ाव का सामना करना चाहिए। पिछले साल यूटेल्सैट क्वांटम उपग्रह (Eutelsat Quantum satellite) के परीक्षण के दौरान, हमने एक कीसाइट यू3606बी टॉर्क टेस्टर (Keysight U3606B torque tester) का उपयोग किया और पाया कि औद्योगिक-ग्रेड स्क्रू ने 200 थर्मल चक्रों (thermal cycles) के बाद प्रीलोड टॉर्क (preload torque) में 37% की कमी का अनुभव किया, जबकि सैन्य-ग्रेड सोने से लेपित स्क्रू (gold-plated screws) में केवल 5.8% की कमी दिखाई दी।

व्यावहारिक अनुभव ने मुझे सिखाया है कि स्क्रू पर गवाह चिह्न (witness mark) पर कभी विश्वास न करें। पिछले साल तियांगोंग-1 (Tiangong-1) के रखरखाव के दौरान, भले ही गवाह चिह्न संरेखित थे, एक सीडीआई 2500एमएफआर डिजिटल टॉर्क मीटर (CDI 2500MFR digital torque meter) से माप में चार कोनों के बीच $0.18\{N}\cdot\{m}$ तक टॉर्क विचलन (torque deviations) का पता चला। इसके परिणामस्वरूप वेवगाइड निकला हुआ किनारा का माइक्रोन-स्तरीय विरूपण (micrometer-level deformation) होता है, जिससे VSWR $1.05$ से $1.35$ तक खराब हो जाता है।

अनुशंसित निरीक्षण प्रक्रियाओं में शामिल हैं:

1. धागे के ऑक्सीकरण (thread oxidation) को हटाने के लिए एक गैर-धातु खुरचनी (non-metallic scraper) का उपयोग करें
2. टॉर्क मानों को तिरछे मापें और तीन रीडिंग रिकॉर्ड करें
3. आसन्न स्क्रू के बीच टॉर्क अंतर की तुलना करें; यदि 15% से अधिक है, तो तुरंत कस लें
4. नासा-निर्दिष्ट सीवी-1143 सिलिकॉन ग्रीस (NASA-specified CV-1143 silicone grease) (आउटगैस प्रमाणित) लगाएं

पिछले साल, स्पेसएक्स (SpaceX) के स्टारलिंक वी2.0 (Starlink V2.0) को इस समस्या का सामना करना पड़ा था—अंतर-उपग्रह लिंक एंटेना (inter-satellite link antennas) पर दो टाइटेनियम मिश्र धातु स्क्रू (titanium alloy screws) कक्षा में ढीले हो गए, जिससे चरणबद्ध सरणी बीम (phased array beam) में $0.7$ डिग्री का misalignment हो गया। ग्राउंड स्टेशनों ने केवल डिज़ाइन मूल्यों के 63% तक पहुंचने वाले EIRP स्तर प्राप्त किए, जिससे मस्क (Musk) को दूरस्थ टॉर्क मुआवजे (remote torque compensation) के लिए इंजीनियरों को तुरंत बुलाना पड़ा।

एक कुछ अपरंपरागत लेकिन प्रभावी चाल है स्क्रू थ्रेड्स की जड़ में लोक्टाइट 243 थ्रेड लॉकर (Loctite 243 thread locker) की एक बूंद लगाना, जिससे ढीला होने की संभावना 82% कम हो जाती है। हालांकि, मात्रा के साथ सावधान रहें—2019 में, भारत के जीसैट-11 उपग्रह (GSAT-11 satellite) को अत्यधिक गोंद के कारण भंगुर फ्रैक्चर (brittle fractures) का सामना करना पड़ा, जिससे पूरा सी-बैंड ट्रांसपोंडर विफल हो गया।

अंत में, रखरखाव के बाद पूरी संरचना को स्कैन करने के लिए एक आवृत्ति डोमेन परावर्तक (frequency domain reflectometer) (FDR) का उपयोग करना याद रखें। चीन इलेक्ट्रॉनिक्स टेक्नोलॉजी ग्रुप कॉर्पोरेशन (China Electronics Technology Group Corporation) के 38वें रिसर्च इंस्टीट्यूट (38th Research Institute) के शोध से पता चलता है कि ढीले स्क्रू के कारण होने वाला संरचनात्मक अनुनाद (structural resonance) $28.5\{GHz}$ के आसपास असामान्य हानि शिखर (loss peaks) उत्पन्न करता है, एक विशेषता जो दृश्य निरीक्षण (visual inspection) से दस गुना अधिक विश्वसनीय है।

केबल एजिंग के लिए समय पर प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है

पिछले सप्ताह, हमने एशिया-पैसिफिक 6डी उपग्रह के गुआंगज़ौ ग्राउंड स्टेशन (Guangzhou ground station of the Asia-Pacific 6D satellite) में एक आपातकालीन विफलता को संबोधित किया—ट्रांसमिशन सिस्टम (transmission system) में अचानक $3.2\{dB}$ सम्मिलन हानि (insertion loss) में वृद्धि हुई। एक वेक्टर नेटवर्क एनालाइज़र (VNA) के साथ परीक्षण करने पर, यह पाया गया कि $23.5\{GHz}$ पर एल-बैंड फीडर (L-band feeder) में वोल्टेज स्थायी तरंग अनुपात (voltage standing wave ratio) (VSWR) $1.8:1$ तक बढ़ गया (सामान्य $\leq1.3$)। नालीदार टयूबिंग (corrugated tubing) को छीलने पर काला पड़ गया फ्लोरोप्लास्टिक परतें (fluoroplastic layers) सामने आईं, जिससे मानकों से अधिक केबल एजिंग कारकों के बारे में संदेह की पुष्टि हुई।

उपग्रह संचार में लगे लोग समझते हैं कि डॉपलर शिफ्ट मुआवजा (Doppler shift compensation) कितना भी अच्छा क्यों न किया जाए, केबल के साथ समस्याएं अभी भी विफलताएं पैदा कर सकती हैं। पिछले साल, चाइनासैट 9बी (Chinasat 9B) को लचीली समाक्षीय केबल (flexible coaxial cable) में टूटी हुई ब्रेड (broken braid) के कारण नुकसान हुआ था, जिससे EIRP में $2.7\{dB}$ की गिरावट आई और $8.6$ मिलियन डॉलर का सीधा आर्थिक नुकसान हुआ। इस उद्योग में, धातु की परतों पर मगरमच्छ या हरे ऑक्सीकरण (alligatoring or green oxidization) के किसी भी संकेत को टाइम बम माना जाता है।

पिछले महीने, इंडोनेशिया के टेलीमेट्री ट्रैकिंग और कमांड (telemetry tracking and command) (TT\&C) स्टेशन पर केबल बदलने से समस्याएं सामने आईं: $\pm0.5^{\circ}/^{\circ}\{C}$ चरण स्थिरता (phase stability) का दावा करने वाला एक ब्रांड वास्तव में $45^{\circ}\{C}$ पर आर्द्र गर्मी (humid heat) में $2.3^{\circ}$ तक भटक गया। यह पता चला कि उन्होंने पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन (polytetrafluoroethylene) के लिए फोमिंग प्रक्रिया (foaming process) को बदल दिया था, जिससे घनत्व $0.7\{g/cm}^{3}$ से $0.5$ तक कम हो गया। अब, किसी भी कम-शोर एम्पलीफायर (low-noise amplifier) (LNA) कनेक्शन के लिए, एमआईएल-पीआरएफ-55342जी (MIL-PRF-55342G) मानकों का सख्ती से पालन करना महत्वपूर्ण है—भले ही इसका मतलब 200 थर्मल चक्रों (thermal cycles) के माध्यम से स्थायित्व सुनिश्चित करने के लिए 30% अधिक बजट खर्च करना हो।

हाल ही में, एक अप्रत्याशित खोज: पारंपरिक टेफ्लॉन समर्थन (Teflon supports) के बजाय एल्यूमीनियम नाइट्राइड सिरेमिक स्पेसर (aluminum nitride ceramic spacers) का उपयोग करने से उच्च-क्रम मोड दमन (higher-order mode suppression) को $15\{dB}$ तक बढ़ाया जा सकता है। यह तकनीक सी-बैंड चरणबद्ध सरणी एंटेना (C-band phased array antennas) के रोटरी जोड़ों (rotary joints) में विशेष रूप से उपयोगी है, जिससे सम्मिलन हानि $0.8\{dB}$ से $0.3$ तक कम हो जाती है। हालांकि, सुनिश्चित करें कि सिरेमिक टुकड़ों (ceramic pieces) का थर्मल विस्तार गुणांक (CTE) वेवगाइड दीवारों से मेल खाता है—यह मत पूछो कि मैंने यह कैसे सीखा—पिछले महीने, बेमेल के कारण एक क्यू-बैंड फ़ीड (Q-band feed) फट गया।

केबल अपग्रेड परियोजनाओं के लिए, दो आवश्यक उपकरण हमेशा ले जाए जाते हैं: स्थानीय हॉट स्पॉट (local hot spots) का पता लगाने के लिए एक फ्लूक टीआई401प्रो थर्मल इमेजर (Fluke Ti401PRO thermal imager), और एक हैंडहेल्ड सतह खुरदरापन परीक्षक (surface roughness tester)। पिछले साल जियुक्वान (Jiuquan) में, एक घरेलू केबल को मानक से तीन गुना ऊपर रा (Ra) मान वाला पाया गया था, जिससे $18\{GHz}$ पर नाममात्र से 22% अधिक सम्मिलन नुकसान हुआ। उच्च रक्तचाप (hypertension) की तरह, अल्पकालिक रूप से हानिरहित प्रतीत होने वाली, ऐसी समस्याएं समय के साथ प्रणालीगत विफलताओं (systemic failures) का कारण बन सकती हैं।

पनरोक गास्केट (Waterproof Gaskets) की स्थिति की जाँच करें

पिछले साल झोंगक्सिंग 9बी उपग्रह (Zhongxing 9B satellite) के प्रमुख ओवरहाल (major overhaul) के दौरान, फ़ीड केबिन (feed cabin) खोलने पर, हमने पाया: पनरोक गास्केट की सतह “नारंगी छील बनावट” (orange peel ure) से भरी हुई थी, और हाथ से निचोड़ने पर यह टूट गई। हालांकि यह मामूली लग सकता है, कक्षा में तापमान का अंतर $-180^{\circ}\{C}$ से $+120^{\circ}\{C}$ तक हो सकता है। यदि गास्केट विफल हो जाता है, तो पूरी वेवगाइड प्रणाली एक “चलनी” (sieve) बन जाती है। एक निश्चित जापानी एक्स-बैंड उपग्रह (X-band satellite) को भी ऐसा ही नुकसान हुआ; सील विफलता के परिणामस्वरूप समग्र लाभ (overall gain) में $3\{dB}$ की गिरावट आई, जिसकी मरम्मत में लगभग $20$ मिलियन डॉलर का खर्च आया।

एक वरिष्ठ इंजीनियर ने मुझे एक तरकीब सिखाई: सिर्फ गास्केट में दरारों की तलाश न करें। किनारों को स्कैन करने के लिए एक चिकित्सा-ग्रेड आवर्धक कांच (medical-grade magnifying glass) (20x से शुरू) का उपयोग करें, इस बात पर ध्यान केंद्रित करें कि संपर्क सतह पर दर्पण प्रतिबिंब (mirror reflection) निरंतर है या नहीं। पिछले साल एप्स्टार 6डी (Apstar 6D) का रखरखाव करते समय, नेत्रहीन बरकरार गास्केट ने फ्लूक टीआई401प्रो थर्मल इमेजर (Fluke Ti401PRO thermal imager) से स्कैन करने पर $15^{\circ}\{C}$ का स्थानीय तापमान अंतर दिखाया — disassembly पर, भीतरी तरफ तनाव सफेद रेखाएं (stress white lines) दिखाई दे रही थीं।

हाल ही में, हमने एक यूरोपीय उपग्रह ऑपरेटर (European satellite operator) के लिए एक विशिष्ट मामले को संभाला: उनके सी-बैंड एंटीना (C-band antenna) ने कक्षा में पांच साल बाद अचानक EIRP (Equivalent Isotropic Radiated Power) क्रैश (crash) का अनुभव किया। ग्राउंड स्टेशनों ने तीन दिनों तक वेक्टर नेटवर्क एनालाइज़र (vector network analyzer) का उपयोग किया, अंततः यह पता चला कि फ़ीड पोर्ट (feed port) पर ओ-रिंग (O-ring) वेवगाइड गुहा (waveguide cavity) में ठंडा हो गया था। ईसीएसएस-क्यू-एसटी-70-38सी (ECSS-Q-ST-70-38C) मानकों के अनुसार, $0.13\{mm}$ से अधिक किसी भी विरूपण (deformations) के लिए प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है।

नए मॉडल अब परफ्लोरोइलास्टोमर (perfluoroelastomer) (FFKM) सामग्री का उपयोग करते हैं, जैसे ग्रीन ट्वीड (Greene Tweed) की चेमराज़ 585 श्रृंखला (Chemraz 585 series)। ये $10^8$ रैड (गामा) तक विकिरण खुराक (radiation doses) का सामना कर सकते हैं, जो पारंपरिक सिलिकॉन (silicone) से 20 गुना अधिक मजबूत है। हालांकि, स्थापना के लिए सावधानी की आवश्यकता है: स्नेहक (lubricant) के रूप में पेट्रोलियम जेली (petroleum jelly) का उपयोग न करें! वैक्यूम संदूषण (vacuum contamination) से बचने के लिए विशेष अंतरिक्ष-ग्रेड सिलिकॉन ग्रीस (space-grade silicone grease) (जैसे डो कॉर्निंग डीसी-111 (Dow Corning DC-111)) का उपयोग करें।

पिछले महीने, मैंने स्पेसएक्स के स्टारलिंक वी2 डिज़ाइन (SpaceX’s Starlink V2 design) की समीक्षा में भाग लिया और पाया कि वे अपने पनरोक गास्केट (waterproof gaskets) के लिए डायनेमिक प्रेशर कंपेंसेशन स्ट्रक्चर (Dynamic Pressure Compensation Structure) (DPCS) तकनीक का उपयोग करते हैं। सीधे शब्दों में कहें, गास्केट के अंदर सूक्ष्म दबाव चैनल (micro pressure channels) बाहरी वैक्यूम स्तरों के आधार पर विरूपण को समायोजित करते हैं। परीक्षण से पता चला कि पारंपरिक संरचनाओं की तुलना में $10^{-6}\{Torr}$ वातावरण में रिसाव दर (leakage rates) परिमाण के तीन क्रम कम हैं। (विस्तृत संरचना आरेख पेटेंट US2024182236A1 में उपलब्ध हैं)

सिग्नल परीक्षण की उपेक्षा नहीं की जा सकती

पिछले महीने, हमने एप्स्टार 6डी उपग्रह (Apstar 6D satellite) पर ध्रुवीकरण अलगाव (polarization isolation) के संबंध में एक अलार्म को संबोधित किया — ग्राउंड स्टेशनों द्वारा प्राप्त और प्रेषित गोलाकार रूप से ध्रुवीकृत तरंगों (circularly polarized waves) का अक्षीय अनुपात (axial ratio) अचानक $1.2\{dB}$ से $3.5\{dB}$ तक बिगड़ गया। एमआईएल-एसटीडी-188-164ए क्लॉज 4.7.3 (MIL-STD-188-164A clause 4.7.3) के अनुसार, इसने एक सिस्टम डिग्रेडेशन प्रोटोकॉल (system downgrade protocol) को ट्रिगर किया। इंजीनियर कीसाइट एन9045बी स्पेक्ट्रम एनालाइज़र (Keysight N9045B spectrum analyzer) के साथ एनकोइक चैंबर (anechoic chamber) में दौड़ पड़े और पाया कि फ़ीड गले (feed throat) पर पीटीएफई ढांकता हुआ स्पेसर (PTFE dielectric spacer) $-40^{\circ}\{C}$ पर $0.07\{mm}$ से विकृत हो गया।

एक्स-बैंड सैन्य रडार सरणी परीक्षण (X-band military radar array testing) के लिए, अनुभवी लोग एनकोइक चैंबर के फर्श पर शोषक कपास (absorptive cotton) बिछाना जानते हैं। पिछले साल एक चरणबद्ध सरणी एंटीना (phased array antenna) के विकिरण पैटर्न परीक्षण (radiation pattern test) के दौरान, इस कदम की उपेक्षा करने से फर्श के प्रतिबिंबों (floor reflections) के कारण साइडलोब (sidelobes) $4\{dB}$ तक बढ़ गए — हालांकि यह महत्वहीन लगता है, रडार समीकरण (radar equation) के अनुसार, प्रभावी पहचान दूरी 22% कम हो गई।

क्षेत्र अनुभव (Field Experience): 2023 में, झोंगक्सिंग 9बी उपग्रह (Zhongxing 9B satellite) ने फ़ीड नेटवर्क में अचानक VSWR स्पाइक का अनुभव किया, जिससे EIRP में $2.7\{dB}$ की गिरावट आई। ऑपरेटर को $8.6\{M}$ डॉलर का मुआवजा देना पड़ा और एफसीसी 47 सीएफआर $\S25.273$ (FCC 47 CFR $\S25.273$) के तहत आवृत्ति लाइसेंस के लिए फिर से आवेदन करना पड़ा — जिसमें 79 दिन लगे।

उपग्रह एंटेना के परीक्षण के लिए अब तीन आवश्यक उपकरणों की आवश्यकता होती है: रोहडे एंड श्वार्ज़ जेडवीए67 (Rohde & Schwarz ZVA67) नेटवर्क एनालाइज़र (110GHz एक्सटेंशन मॉड्यूल के साथ), एल्यूमीनियम नाइट्राइड वेवगाइड अंशांकन किट (aluminum nitride waveguide calibration kits), और $10^{15}$ प्रोटॉन/सेमी$^{2}$ विकिरण खुराक (radiation doses) का सामना करने में सक्षम केबल। पिछले साल, ईएसए (ESA) के प्रहरी उपग्रह (Sentinel satellite) को साधारण केबलों पर पॉलीथीन इन्सुलेशन (polyethylene insulation) में प्रवेश करने वाली ब्रह्मांडीय किरणों (cosmic rays) के कारण समस्याओं का सामना करना पड़ा।

याद रखें, चरण शोर परीक्षण (phase noise testing) में विलंब रेखा विधि (delay line method) का उपयोग करना चाहिए: सिग्नल स्रोत आउटपुट (signal source output) को दो रास्तों में विभाजित करें, जिसमें एक $30$-मीटर कम-नुकसान वाले केबल (low-loss cable) से गुजरता है ताकि समय का अंतर पैदा हो सके। पिछले साल, एक कारखाने ने केवल एक ही रास्ते को मापकर शॉर्टकट लिया, एलओ रिसाव-प्रेरित $-85\{dBc}$ स्पर्स (LO leakage-induced -85dBc spurs) को याद किया — जिसके परिणामस्वरूप स्थापना के बाद पड़ोसी उपग्रहों के साथ आवृत्ति अतिव्यापी (frequency overlap) हो गया।

परीक्षण डेटा में पर्यावरणीय पैरामीटर शामिल होने चाहिए: उदाहरण के लिए, एक का-बैंड एंटीना का सम्मिलन नुकसान (insertion loss) एक वैक्यूम में सामान्य दबाव की तुलना में $0.08\{dB}$ कम होता है, क्योंकि हवा ढांकता हुआ स्थिरांक (air dielectric constant) की अनुपस्थिति विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र वितरण (electromagnetic field distribution) को केंद्रित करने का कारण बनती है।

माउंटिंग ब्रैकेट (Mounting Brackets) की स्थिरता की पुष्टि करें

क्या आपको याद है कि पिछले साल एप्स्टार 6डी उपग्रह के ग्राउंड स्टेशन (Apstar 6D satellite’s ground station) के साथ क्या हुआ था? भारी बारिश के बाद, फ़ीड ब्रैकेट का आधार ढीला हो गया, जिससे ध्रुवीकरण बेमेल (polarization mismatch) हुआ, जिसके कारण सी-बैंड EIRP में $1.8\{dB}$ की गिरावट आई। हमारी टीम एक कीसाइट एन9045बी स्पेक्ट्रम एनालाइज़र (Keysight N9045B spectrum analyzer) के साथ साइट पर पहुंची और पाया कि बोल्ट टॉर्क मान एमआईएल-एसटीडी-188-164ए (MIL-STD-188-164A) मानकों से $23\{N}\cdot\{m}$ नीचे था — अगर यह एक अंतरिक्ष जनित उपकरण होता, तो यह फट जाता।

अनुभवी इंजीनियर जानते हैं कि ब्रैकेट प्रणाली एक “मौन हत्यारा” (silent killer) है — जब तक आपदा नहीं आती तब तक शांत रहती है। पिछले महीने, एक रिमोट सेंसिंग उपग्रह (remote sensing satellite) के जीवन विस्तार परीक्षण (life extension testing) के दौरान, एक फ्लूक टीआई450 इन्फ्रारेड कैमरा (Fluke Ti450 infrared camera) का उपयोग करने से ब्रैकेट के क्रॉसबीम (crossbeam) में $0.7^{\circ}\{C}$ का तापमान अंतर सामने आया। निरीक्षण करने पर, आंतरिक लोड-असर ट्रस (internal load-bearing trusses) में इंटरग्रेनुलर संक्षारण (intergranular corrosion) पाया गया। यदि इस पर ध्यान नहीं दिया जाता, तो अगले कक्षीय युद्धाभ्यास (orbital maneuver) के दौरान यह ढह जाता।

सामग्रियों के संबंध में, हमें हाल ही में एक अजीब मामला मिला: एक का-बैंड एंटीना ब्रैकेट (Ka-band antenna bracket) समय के साथ नरम हो गया। बाद में पता चला कि निर्माता ने 7075-T6 एल्यूमीनियम मिश्र धातु (7075-T6 aluminum alloy) को 6061-T6 से बदल दिया, जिससे तन्य शक्ति (tensile strength) $572\{MPa}$ से $310\{MPa}$ तक कम हो गई। $-40^{\circ}\{C}$ पर, यह बिस्किट की तरह भंगुर (brittle) हो जाता है। सौभाग्य से, इसका जल्द पता चल गया, जिससे परावर्तक (reflector) को विघटित होने से रोका जा सका।

ब्रैकेट का रखरखाव करते समय, केवल सतह पर ध्यान केंद्रित न करें। एक ओलंपस ईपीओसीएच 6एलटी अल्ट्रासोनिक दोष डिटेक्टर (Olympus EPOCH 6LT ultrasonic flaw detector) का उपयोग करके, एक प्रतीत होता है कि सही ब्रैकेट लेग में $6\{mm}$ की थकान दरार (fatigue crack) पाई गई थी। यदि पता नहीं चला, तो तनाव एकाग्रता (stress concentration) एक विशिष्ट दिगंश कोण (azimuth angle) पर इसे तोड़ने का कारण बन सकती है।

सैन्य-ग्रेड टिप: ब्रैकेट लेवलिंग (bracket leveling) के लिए लेवल (level) का उपयोग करने के बजाय, रेनीशॉ एक्सएल-80 लेजर (Renishaw XL-80 laser) के साथ लेजर इंटरफेरोमेट्री (Laser Interferometry) आज़माएं, तीन मिनट में सब-माइक्रोन-स्तरीय समतलता जांच (sub-micron-level flatness checks) को पूरा करें। एक निश्चित इलेक्ट्रॉनिक टोही उपग्रह (electronic reconnaissance satellite) की तैनाती तंत्र (deployment mechanism) की स्वीकृति के दौरान, इस पद्धति ने $0.8\mu\{m}$ असेंबली त्रुटि की पहचान की, जिससे तैनाती के दौरान जाम होने से रोका गया।

अंत में, हमेशा एक स्वीप साइन कंपन परीक्षण (Sweep Sine Vibration Test) करें। एक बार, एक समुद्री उपग्रह (maritime satellite) के रखरखाव के दौरान, सभी स्थिर संकेतक पास हो गए, लेकिन एलडीएस वी955 शेकर टेबल (LDS V955 shaker table) पर, ब्रैकेट कनेक्टर $37\{Hz}$ अनुनाद बिंदु (resonance point) पर टूट गया। यह पता चला कि डंपिंग चिपकने वाला (damping adhesive) समाप्त हो गया था, जिसे लॉन्च किया जाता तो अरबों का खर्च आता।

नए ब्रैकेट अब कार्बन फाइबर प्रबलित समग्र सामग्री (carbon fiber reinforced composite materials) (CFRP) का उपयोग करना शुरू कर रहे हैं, जैसे स्पेसएक्स के स्टारलिंक वी2.0 ब्रैकेट पारंपरिक एल्यूमीनियम-मैग्नीशियम मिश्र धातुओं (aluminum-magnesium alloys) की तुलना में 40% हल्के और तीन गुना कठोर हैं। हालांकि, प्लाई ओरिएंटेशन (ply orientation) के साथ सावधान रहें; एक बार एक सुविधा ने $0^{\circ}$ और $45^{\circ}$ प्लाई को मिला दिया, जिससे एंटीना एक कॉर्कस्क्रू (corkscrew) में मुड़ गया, जिससे ग्राहक नाराज हो गया।

भविष्य के संदर्भ के लिए डेटा रिकॉर्ड करें

सुबह 3 बजे, एशियासैट 7 नियंत्रण केंद्र (AsiaSat 7 control center) में अलार्म बजे — ग्राउंड स्टेशनों द्वारा प्राप्त Eb/N0 मान $4.2\{dB}$ गिर गया, आईटीयू-आर एस.1327 (ITU-R S.1327) मानक सीमाओं का उल्लंघन किया। इंजीनियर लाओ झांग (Lao Zhang) ने एक टॉर्च पकड़ी और एंटीना क्षेत्र की ओर भागे, बड़बड़ाते हुए, “यदि रखरखाव लॉग (maintenance logs) पूरे नहीं हैं, तो हम सब बर्बाद हो जाएंगे।”

फ़्लैट पैनल एंटेना (flat panel antennas) से परिचित लोग जानते हैं कि डेटा रिकॉर्डिंग केवल एक लॉग रखना नहीं है बल्कि एमआईएल-एसटीडी-188-164ए क्लॉज 4.3.2 (MIL-STD-188-164A clause 4.3.2) की रिवर्स व्युत्पत्ति आवश्यकताओं (reverse derivation requirements) का पालन करती है। पिछले साल की झोंगक्सिंग 9बी घटना (Zhongxing 9B incident) याद है? फ़ीड नेटवर्क (feed network) के तापमान बहाव वक्र (temperature drift curves) के गायब होने के कारण, VSWR बढ़ने पर वे दोष का पता नहीं लगा सके, जिससे EIRP में $2.7\{dB}$ की गिरावट आई, लगभग $80$ मिलियन डॉलर का नुकसान हुआ।

पिछले साल, फेंग्ग्युन 4 (Fengyun 4) के रखरखाव के दौरान, हमने फ़ीड नेटवर्क (feed network) के बालून तापमान गुणांक (balun temperature coefficients) को रिकॉर्ड नहीं करने की गलती की। जब एक सौर तूफान (solar storm) का सामना करना पड़ा, तो एल्यूमीनियम समर्थन फ्रेम (aluminum support frame) के थर्मल विस्तार (thermal expansion) ने VSWR को $1.5:1$ तक धकेल दिया, लगभग एक्स-बैंड डेटा ट्रांसमिशन लिंक (X-band data transmission link) को तोड़ दिया। बाद में, ईसीएसएस-क्यू-एसटी-70सी (ECSS-Q-ST-70C) मानकों से परामर्श करने पर यह स्पष्ट हो गया कि स्नैपशॉट डेटा कैप्चर (snapshot data capture) को आवधिक नमूनाकरण (periodic sampling) को प्रतिस्थापित करना चाहिए, खासकर इन स्थितियों में:
· तात्कालिक हवा की गति परिवर्तन दर $>3\{m/s}^{2}$
· बर्फ सेंसर सक्रियण (Ice sensor activation)
· प्राप्त सिग्नल पीक-टू-एवरेज पावर अनुपात (PAPR) परिवर्तन $>2\{dB}$

अब, हमारे फ़्लैट पैनल एंटीना रखरखाव वाहन दोहरे बैकअप रिकॉर्डर (dual backup recorders) से लैस हैं: प्राथमिक उपकरण आरएफ विशेषताओं (RF characteristics) को कैप्चर करने के लिए एक कीसाइट एन9048बी स्पेक्ट्रम एनालाइज़र (Keysight N9048B spectrum analyzer) का उपयोग करता है, जबकि बैकअप सिस्टम यांत्रिक तनाव डेटा (mechanical stress data) के लिए एनआई पीएक्सआईई-5172 अधिग्रहण कार्ड (NI PXIe-5172 acquisition cards) का उपयोग करते हैं। सबसे महत्वपूर्ण पहलू यह है कि प्रत्येक डेटा पैकेज को चार-आयामी लेबल (four-dimensional labels) के साथ टैग किया जाए — स्थानिक निर्देशांक (spatial coordinates) (WGS-84), ऊंचाई, स्थानीय चुंबकीय घोषणा (local magnetic declination), यूटीसी टाइमस्टैम्प (UTC timestamp), दोष अनुरेखण (fault tracing) के दौरान विद्युत चुम्बकीय वातावरण (electromagnetic environment) के सटीक प्रजनन (accurate reproduction) को सक्षम करना।

डेटा विश्लेषण (data analysis) के संबंध में, निर्माताओं से मालिकाना सॉफ्टवेयर (proprietary software) का सीधे उपयोग कभी न करें। एक बार, एक सहकर्मी ने रोहडे एंड श्वार्ज़ (Rohde & Schwarz) के एफएसडब्ल्यू-के144 प्लगइन (FSW-K144 plugin) का उपयोग किया, गलती से मल्टीपाथ हस्तक्षेप (multipath interference) को एलएनए दोष (LNA fault) के रूप में निदान किया। हमने बाद में वेवलेट परिवर्तन (wavelet transformation) के लिए मैटलाब (MATLAB) का उपयोग किया, रेडोम (radome) में पानी के संचय की पहचान की जिससे द्वितीयक प्रतिबिंब (secondary reflections) हुए, जिसे दस मिनट तक गर्म हवा उड़ाकर हल किया गया।