太空电动滑环是用于卫星、载人飞船、空间站等人工航天器的滑环。根据环境条件,它们可以分为两种:用于无人航天器的和用于载人航天器的。除了在微重力环境下工作的相似性之外,它们的主要区别在于工作温度范围不同。载人飞船内部的电动滑环在恒定的温度环境中工作,适合人类生存,并保持在桌子水平的湿度和压力。另一方面,无人航天器中的电动滑环虽然安装在姿态控制系统等设备内,并由一层聚酰亚胺保护,但仍然会经历显著的温度变化。
在实验室进行的电滑环测试中,涉及两种类型:扁平型和柱型。柱型电滑环采用电刷和金属丝摩擦副,而扁平型电滑环采用碳刷摩擦副。实验中使用的这两种产品都没有外壳,允许宇航员在真空微重力状态下目视观察滑环刷的磨损过程,以及金属碎屑的产生。此外,碳刷的操作产生碳粉,能够直接观察轨道上碳粉产生的过程,包括团簇的形成或真空中的漂浮现象。
根据命名规则JINPAT,本实验使用的电滑环可分为两个系列:薄饼式LPKS和分离式LPS。这两种滑环的结构都很简单,其设计和制造不存在重大挑战。本次实验的关键突破在于实现了航天员对电滑环在微重力环境下运行过程中金属碎片和碳粉团簇产生的长期记录和观测。使用两个常用摩擦副获得的数据提供了有关真空条件下磨损过程和碎片簇生成的重要信息。该数据对于未来空间电滑环模型的改进和优化具有重要的参考价值。
航空航天工业的特点是高度集中化。虽然JINPAT是国际领先的滑环制造商,但由于缺乏真空高低温冲击测试设备,他们尚未涉足这一领域。不过,随着航天领域部分企业的加入,JINPAT作为电滑环的配套厂家,涉足这一领域的机会将会越来越多。