低軌衛星溫濕度環境可靠度試驗規範與測試條件總覽
🔎 TL;DR
低軌衛星溫濕度環境可靠度試驗規範與測試條件總覽。
本文詳盡介紹低軌道衛星（LEO）於設計與任務階段中所面臨的溫濕度環境挑戰，並根據 MIL、ECSS、NASA、IEC 等國際標準，規劃高溫、低溫、溫度循環、濕熱與熱衝擊等關鍵環境可靠度試驗條件與評估重點，協助業界驗證衛星在極端溫濕條件下之功能穩定性與材料耐久性。
本文針對低軌道衛星（Low Earth Orbit, LEO）在設計階段與任務執行過程中，所必須面對的溫度與濕度環境挑戰進行深入探討。
LEO 衛星在升空後會經歷劇烈的環境變化：從地面整備溫度（約 20 °C）到穿越大氣層後進入真空環境的極端溫差，並在在軌運行期間反覆經歷日照與陰影切換，導致快速的溫度循環與材料膨脹收縮。
同時，任務前後的地面整備與運輸階段也會暴露於高濕或濕熱環境，增加電子與結構件的失效風險。
為確保衛星系統在上述嚴苛條件下的功能穩定性與材料長期耐久性，本文依據多項國際標準（包括 MIL-STD、ECSS-Q-ST、NASA-STD 及 IEC 60068 系列）規劃關鍵環境可靠度試驗條件與評估重點，涵蓋高溫試驗、低溫試驗、溫度循環、濕熱暴露與熱衝擊等項目。
實務案例包括：
Starlink 衛星電源模組：在熱真空環境中進行 -40 °C 至 +85 °C 的溫度循環試驗，以驗證電池模組的容量保持率與接點焊料可靠度。
地球觀測衛星光學儀器：於熱衝擊試驗中模擬日夜交替溫差，評估光學鏡片與支撐結構的熱應力行為。
通訊衛星地面設備：透過濕熱試驗（85 °C/85%RH 連續 1000 小時）驗證射頻模組防潮封裝設計的長期穩定性。
透過此類試驗規劃與評估，業界可提前發現潛在失效模式，降低在軌故障機率並提升任務成功率。
1. 試驗目的與技術重要性
低軌道衛星（LEO）在近地軌道運行，長期暴露於劇烈的熱循環與地面濕度環境之中，溫濕度環境試驗的目的是模擬整個產品生命週期中的熱/濕應力條件，以評估衛星系統在以下方面的可靠度與穩定性：
- ✅ 設計裕度驗證：確保元件與結構可承受極端操作溫度範圍外的熱應力。
- ✅ 潛在缺陷揭露：暴露焊點疲勞、材料界面剝離、封裝脆弱等弱點。
- ✅ 材料與結構行為驗證：特別是熱膨脹不匹配導致的微裂縫或塗層剝落。
- ✅ 功能穩定性確認：確保通訊、姿控、電力等系統於極端條件下仍維持性能。
- ✅ 壽命預估支撐：透過加速試驗模型預測衛星在軌任務期間的可靠性變化。
