Preparation for a Thermal Balance Test of the MIST student satellite

The MIST project was founded in 2014 at KTH and has been worked on by roughly 100 students since.Thermal engineering has been an important part of the project from start and a thermal model has beendeveloped to predict ight conditions. The thermal model created by previous students has to be correlatedby performing a thermal balance test. This test is going to take place in a thermal vacuum chamberat KTH Albanova during the period November 2019 to February 2020. This thesis describes the process ofpreparation for a Thermal Balance Test for MIST. Included in the preparation of the test are; developingthe test specications and denition of ground support equipment needed for the Thermal Balance Testin order to successfully correlate the thermal model.To perform the test some of the equipment has to be replaced with replacement components. The batteryand the solar panels are two expensive and crucial systems for the mission and has been chosen to bereplaced with mass dummies. These mass dummies are used in the thesis both to keep the correct thermalcapacity and approximate the conductive properties. The solar panel dummy plates can be drilled into, tomake sure the cables for thermocouples and heaters can get inside the satellite. Heaters will be mountedon the satellite, both to create gradients across the satellite to be able to measure them, and to useas safety heaters to prevent the temperature to get to low and damage components. The heaters will bemounted on the battery replacement board, the solar panel replacement plates and the bottom cover plate.The thermocouples to be used in the test are already installed in the vacuum chamber, which are of TypeT class 1 with a temperature accuracy of 0:5 C. The chamber has 50 thermocouples installed where24 are planned to be used to measure gradients across interfaces to be able to correlate them with thethermal model.In this thesis the thermal model is simulated in the new vacuum chamber environment to investigatewhat temperatures can be expected in the test and nd components and interfaces of interest to placethermocouples on. The test will start from ambient temperature of 20 C, then change the temperatureof the chamber to 0 C, with a temperature ramp of 1.5 C/min. The chamber will stay at 0 C until thetemperature of the satellite has stabilized within the chosen stability criteria of 0.5 C over two hours. Thisset point is chosen to take measurements for the hot case. When measurements are made, the chamberwill go to -50 C and stabilize at that temperature to take temperature measurements for the cold case.The temperature gradients measured in both the hot and cold case will be used to correlate the thermalmodel with the physical model.MIST projektet grundades 2014 på KTH och har arbetats på av drygt 100 studenter sedan projektet startade. Termisk kontroll har sedan projektets start varit av hög vikt och en termisk modell har tagits fram för att förutse temperaturer i omloppsbana. Den termiska modellen skapad av tidigare studenter måste korreleras genom att utföra ett termiskt vakuumkammartest. Det testet kommer att genomföras i en vakuumkammare på KTH Albanova under perioden November 2019 till Februari 2020. Den här avhandlingen beskriver processen att ta fram ett termisk vakuumkammartest för att korrelera modellen.För att genomföra testet måste vissa komponenter bytas ut till ersättningskomponenter. Batteriet och solpanelerna är dyra och kritiska system för uppdraget och har valts att ersättas med ersättningskomponenter. Dessa ersättningskomponenter används i den här rapporten för att bebhålla korrekt termisk massa och approximera de konduktiva egenskaperna. Solpanelsersättningsplåtarna kan borras i för att lättare få in sladdar för termiska sensorer och värmare i satelliten. Värmare kommer att monteras på satelliten, både för att skapa en temperaturgradient över satelliten för att kunna mäta dessa, samt som säkerhetsvärmare för att undvika att temperaturen blir för låg och skada komponenter. Värmarna kommer att vara monterade på batteriersättnings komponenten, solpanelsplåtarna och på den undre täckplattan.De termiska sensorerna valda för detta test är av Typ T klass 1 med en noggrannhet på ±0.5 ◦C. Vakuumkammaren har 50 installerade termiska sensorer och 24 av dem är planerade att användas i testet för att mäta temperaturskillnader mellan komponenter för att kunna korrelera kopplingen mellan dem i den termiska modellen.I den här avhandlingen kommer den termiska modellen simuleras i den nya vakuumkammarmiljön för att undersöka vilka temperaturer som kan förväntas och hitta komponenter av intresse för att korrelera och placera termiska sensorer på. Testet kommer att starta på en rumstemperatur på 20 ◦C, sedan ändra temperaturen på kammaren till 0 ◦C, med en hastighet på 1.5 ◦C/min. Kammaren kommer att stanna på 0 ◦C tills att satelliten har stabiliserats med det valda stabilitets kriteriet att temperaturen inte får ändras med mer än 0.5 ◦C över två timmar. Denna temperatur är vald för att ta mätningar för det varma fallet. När mätningarna är gjorde kommer kammaren att gå ned till -50 ◦C och stabiliseras på den temperaturen för att ta mätningar för det kalla fallet. Temperaturgradienterna mätta i båda fallen kommer att användasför att korrelera den termiska modellen med den fysiska modellen