宇宙での接地

私はBlue Origin New Shepardロケット内で打ち上げられるプロジェクトに取り組んでおり、実験がどのように接地されるかの詳細を知る必要があります。この実験では、5 V USB 3.0電源を使用し、Raspberry Pi Zero Wに電力を供給します。このカプセルで電子機器を接地するにはどうすればよいですか？

宇宙船の設計者と話し合ってください。搭載機器の電気的仕様を調整する誰かがいる必要があり、おそらくその仕様を満たす必要があります。

電気シールドのために、おそらく RPiのアースをエンクロージャに接続する必要があります。ペイロードに他の実験がある場合は、EMCに関するシステムエンジニアからのガイドラインが必要です。ランダムに、ここで取得するものの例を示します（そのリンクはCubeSat用です）。たとえば、ペイロードの一部に光学部品が含まれている場合、ガス放出は特に重要です。ICDがあります。

環境が空気を欠く場合、チップの接合部温度が高くなりすぎることなく熱を逃がすために適切な熱設計を確保する必要があり、通常、発射時のG力と振動はかなり厳しいため、 PCBからハウジングへの熱的および機械的接続はかなり強固になるでしょう。

コンテナをアースで満たして、サーキットアースに接続する必要があります。

いいえ、そうではありません。アースとしてのアースは、a）アースが送電網の戻り導体として使用されていない場合、b）機器の導電性部分がアースに対して危険な電位を持たないことを保証する必要がない場合、特別な意味はほとんどありません（非常に事故を起こします）人々が地球上に立つことが期待されている場合）。

他の回答で述べたように、それを行う方法に関するアドバイスについては、ローンチベンダーがあなたに指示することは何でもしてください。

このカプセルで電子機器を接地するにはどうすればよいですか？

エンクロージャーに接地しますが、エンクロージャーが「浮動」し、電圧を変更できることを理解してください。エンクロージャーが導電性である場合、エンクロージャーが連続していない場合、エンクロージャー内部の電子機器に違いはありません充電に関する問題。

ただし、これらは宇宙環境（プラズマを含む）から表面電荷を収集するため、「露出電位」には問題が発生する可能性があります。したがって、露出した電位がなくても心配することはありません。外側に太陽電池やセンサーがある場合、ネット表面の充電を考慮する必要があります。

時空環境は、放射線（太陽、宇宙）、プラズマ、真空を含む厄介な場所です。これは、温度のために商用電子機器に問題を引き起こす可能性があります。真空は実際にはいくつかの材料（PVCなど）を侵食する可能性があるため、材料が真空に適合していることを確認することが重要です。また、バッテリーは真空に対応している必要があります。ほとんどのICエポキシは真空対応ですが、これを確認する必要があります。

サイドノート：カプトンは真空対応であり、広い温度範囲を持ち、宇宙船での使用に最適で、驚くべき素材です。

また、数日間真空でプロジェクトをテストして、それがまだ機能することを確認することも有益です。また、通常は許可されていないエンクロージャーが気密（圧力容器）でないことを確認する必要があります。

また、温度を平衡化するための空気がないため、物が非常に高温または低温になる可能性があるため、電子機器の温度が動作温度内にあることを確認する必要があります。

健全なロケットコミュニティに手を差し伸べることをお勧めします。ロケットで常にプロジェクトを立ち上げる学生がいます。

電圧は絶対数ではありません。電圧が差二点間の電位です。あなたは電圧手段は、あなたが測定しているノードがであることは何かということ、次に「0V」と言う場合は同電位あなたの「アース」（としての違いノードとグランドとの間の電位である0V）。電圧が「12V」である場合、測定しているノードの電位がグランドより12ボルト高いことを意味します。繰り返しますが、電圧は差であるため、基準点（「グランド」）は任意です。回路のどこにでも配置できます。つまり、測定する他の電圧は、選択したグランドと測定するノードとの間の電位差です。

オンCubeSat私が働いていたプロジェクト、アルミニウム構造は、接地点として使用しました。また、すべてのサブシステムのグラウンドはPC104コネクタと一致していました。

電力システムまたはプロジェクトシステムエンジニアに相談することをお勧めします。

地面のために何ができるかは、打ち上げの周囲の仕様に依存する可能性がありますので、確認する必要があります。私は、実験が自由空間に自己完結して開始されると推測しています。おそらく、バッテリーのマイナス端子をクランプし（おそらく）、適切な金属シャーシまたは実験のケースに5v USB電源を供給し、それを基準として使用する必要があります。接地が必要な機器はすべてシャーシに接続できます。あなたの実験が送信を行う場合、ケースの外側にある種のアンテナ配置があると推測します。

多くの人が言っているように、この問題はすでに解決されています。プロジェクト技術者には、接地仕様があります。ただし、何が起こっているのかを理解しやすくするために...

宇宙での接地は、自動車の接地と同じように機能します。「シャーシ」は接地された電気プレーンを表し、「負のバッテリーポスト」（ロケットの電源の基準電位）がそれに接続されます。これは、現代では当たり前だと思っているこれらの美しいタイヤとアスファルトの組み合わせが、車を伝統的な「アース」から隔離するために必要です。

覚えておいてください、あなたの回路は、上で動作の違い電位インチ 1.1vで実行されていると仮定しましょう。実際の接地電圧と電源電圧が0vと1.1vであるか、10,000vと10,001.1vであるかは関係ありませんが、Rasberryは引き続き動作します。

グラウンド「0v」の呼び出しは数学的な概念であり、必ずしも現実の問題ではないことを覚えておくことが重要です。それは数学を簡単にします、それが我々がそれを仮定する理由です。2つの参照間で必要な違いを得るための予測可能な方法がある限り、それらの参照が実際に何であるかはあまり気にしません。

ずいぶん前に、衛星で動作するように設計されたFuturebus回路の設計を手伝いました。これらのチップには、2つのプレーンを接続する回路が含まれており、1つのプレーン（グランドまたはソース）の過渡電圧も反対側のプレーンで発生し、チップ内の動作電位差が常に同じになるようにし、それにより、チップの動作を安定させます従来の「アース」は存在しませんでした。

これは、グランドプレーンとソースプレーンのシートロー、およびチップを他の世界に接続するワイヤの抵抗が、プレーン上の電圧の局所的な変動を引き起こすのに十分に大きかったために重要でした（電位差が変化する）。地球上では、100万対1の確率でチップを交換しても失敗する可能性があるため、それを多少無視します。スペースはそれほど収容されていません。（これはかなり前のことであることに注意してください。現代の材料科学には、そのレベルのパラノイアをもはや必要としない金属があるかもしれません。）

あなたの場合の接地とは、利用可能な最大の質量（地球ではなくロケットの本体）の平均電荷に接続することを意味します。それが基準値となり、残りはそれと比較した場合の電圧差になります。