Reliability analysis and optimization of the LISA Phasemeter Frequency Distribution System

Abstract

A escala astronómica, el principal motor de muchos de los procesos del Universo es la gravedad. El objetivo de la misión LISA es la detección de ondas gravitacionales de baja frecuencia desde del espacio. Dada la imposibilidad de sustituir o reparar el equipo de las misiones espaciales no tripuladas, uno de los factores fundamentales es la fiabilidad de la instrumentación a bordo. El objetivo de este proyecto es estudiar la fiabilidad de uno de los módulos electrónicos que componen el fasómetro de la misión LISA, así como la optimización de la misma. El análisis de la fiabilidad se basa en la arquitectura interna de las placas electrónicas y en la interacción entre los componentes. El proceso de optimización se centra en la búsqueda de un aumento de la fiabilidad mediante una mejora del rendimiento térmico de los componentes. Otro de los objetivos desarrollados en este documento es establecer una disposición de los componentes en la placa, de forma que se cumplan los requisitos necesarios de cada uno para su correcto funcionamiento. Por último, se proponen modificaciones en la estructura del módulo para reducir el peso total.

On an astronomical scale, the main driver of many of the processes in the Universe is gravity. The goal of the LISA mission is to detect low-frequency gravitational waves from space. Given the impossibility of replacing or repairing the equipment of unmanned space missions, one key factor is the reliability of the on-board instrumentation. The objective of this project is to study the reliability of one of the electronic modules that make up the Phasemeter of the LISA mission, as well as its optimisation. The reliability analysis is based on the internal architecture of the electronic boards and the interaction between components. The process focuses on the search for an increase in reliability based on an improvement in the thermal performance of the components. Another of the objectives developed in this document is to establish a layout of the electronic devices on the board so that the necessary requirements of each one are met in order for them to operate correctly. Finally, modifications to the module structure are proposed in order to reduce the overall weight.