Material validation processes for high-precision optical systems in space environments

This thesis presents the experience gained during an internship at Optec S.p.A., a company specializing in the development and production of high-precision optical systems for space applications. The work focused on the qualification of materials and processes, with particular attention to adhesives, coatings and surface treatments. The validation of these materials is a crucial step in ensuring their resistance to the extreme conditions of space, including vacuum, radiation, temperature variations and mechanical stress. The internship involved the preparation of qualification reports and the execution of tests following ECSS standards (European Cooperation for Space Standardization). These tests included thickness measurement, adhesion and shear tests, humidity resistance assessments, thermal vacuum cycling and traction tests. The aim was to analyze the be- havior of materials under operational conditions and verify their compliance with the requirements set for space missions. The main objective of this thesis is to provide a detailed analysis of the methodologies used for material qualification, highlighting the criteria adopted, the experimental procedures and their impact on the quality and reliability of optical components. The study also discusses the results obtained and the challenges encountered, proposing possible improvements to enhance the efficiency of testing procedures and optimize company processes.

Questa tesi presenta l’esperienza maturata durante uno stage presso Optec S.p.A., un’azienda specializzata nello sviluppo e nella produzione di sistemi ottici di alta precisione per applicazioni spaziali. Il lavoro si è concentrato sulla qualifica di materiali e processi, con particolare attenzione ad adesivi, rivestimenti e trattamenti superficiali. La validazione di questi materiali è una fase cruciale per garantire la loro resistenza alle condizioni estreme dello spazio, tra cui vuoto, radiazioni, variazioni di temperatura e sollecitazioni meccaniche. Lo stage ha comportato la preparazione di rapporti di qualifica e l’esecuzione di test seguendo gli standard ECSS (European Cooperation for Space Standardization). Questi test includevano misurazioni di spessore, prove di adesione e taglio, valutazioni di re- sistenza all’umidità, cicli termici in vuoto e prove di trazione. L’obiettivo era analizzare il comportamento dei materiali in condizioni operative e verificarne la conformità ai requisiti stabiliti per le missioni spaziali. L’obiettivo principale di questa tesi è fornire un’analisi dettagliata delle metodologie utilizzate per la qualifica dei materiali, evidenziando i criteri adottati, le procedure sperimentali e il loro impatto sulla qualità e l’affidabilità dei componenti ottici. Lo studio discute inoltre i risultati ottenuti e le sfide incontrate, proponendo possibili miglioramenti per aumentare l’efficienza delle procedure di test e ottimizzare i processi aziendali.