چالش کاربرد الکترونیک در ماهواره‌ها(الکترونیک ماهواره‌ای)

علم موشک، حضور در فضا و ساخت ماهواره تلاش های بسیار دشواری است. این مقاله بررسی می‌کند که چرا فضا مکانی بسیار چالش برانگیز برای سیستم‌های الکترونیکی است. ما به این خواهیم پرداخت که چگونه بر برخی از چالش‌برانگیزترین بخش‌های رسیدن به فضا و حضور در آن غلبه کرده‌ایم و برخی از محصولات برتر آزمایش‌شده و واقعی و آماده فضا را برجسته خواهیم کرد.رسیدن به فضابرای برخی از اجزا، سخت ترین بخش هوافضا در واقع رسیدن به آنجاست. انسان‌ها کار خارق‌العاده‌ای در بهینه‌سازی سرعت سفر و راحتی در اینجا روی زمین انجام داده‌اند. یعنی سیستم تعلیق رولز رویس و صندلی های جت شخصی مجلل. اما سفرهای فضایی هنوز رنسانس «آسایش» را به خود ندیده است. در نهایت، بزرگترین چالش رسیدن به فضا، ارتعاشات و شتاب ناشی از پرتاب موشک است. با فناوری موشکی فعلی، بسیاری از اجزاء تا 14Grms آزمایش می شوند. این برای اطمینان از اینکه آنها می توانند قدرت شگفت انگیز، حرکت، لرزش و صدای مرتبط با پرتاب موشک را تحمل کنند. از آنجایی که در حال حاضر همه ماهواره‌ها از طریق پرتاب موشک به فضا می‌رسند، خود ماهواره‌ها باید طوری طراحی شوند که در برابر نیروهای شدید موشک مقاومت کنند. در اصل، علم ماهواره به همان اندازه (اگر نه بیشتر)، دشوار از علم موشک است.بسیاری از قطعات، مانند نیمه هادی ها، تحت ارتعاش و شتاب شدید عملکرد شگفت انگیزی دارند. با این حال، باید توجه ویژه ای برای اتصال این قطعات صورت گیرد. اتصالات آنها می تواند به دلیل ارتعاش شدید نقاط شکست باشد. از سوی دیگر، قطعات الکترومکانیکی به ویژه در هنگام پرتاب در معرض خرابی هستند. در این مورد، هنگام انتخاب اتصالات داخلی برای استفاده در اتصالات هوافضا، باید توجه ویژه ای صورت گیرد. تا آنها بتوانند در برابر حوادث بسیار شدیدتر از اکثر اتصال دهنده های روی زمین مقاومت کنند. یک نمونه فوق العاده از کانکتورهای پیشرفته هوافضا، Amphenol Aerospace’s MIL-DTL-38999 Series III است که می تواند تحت ارتعاش شدید دمای بالا تا 200 درجه سانتیگراد کار کند. همچنین دارای بسیاری دیگر از ویژگی های مناسب فضا است. خوشبختانه، این ارتعاشات عوامل طراحی دائمی نیستند که مهندسان باید نگران آن باشند -- شتاب تا سرعت چرخشی را می توان در عرض چند دقیقه به دست آورد.یکی دیگر از ملاحظات طراحی مرتبط با سفر به فضا، مقاومت در برابر شوک حرارتی یک قطعه است. سفر از سواحل آفتابی و مرطوب فلوریدا، جایی که بسیاری از موشک های ایالات متحده در آن پرتاب می شوند، تا دمای سرد -100 درجه سانتیگراد (148- درجه فارنهایت) فضا، می تواند به ویژه برای مواد بسیار رسانای حرارتی چالش برانگیز باشد. این به این دلیل است که آنها می توانند به سرعت دما را تغییر دهند و تنش های فاجعه‌باری را در مواد ایجاد کنند.محیط‌‌ فضابا این حال، هنگامی که یک ماهواره در فضا است، باید ملاحظات طراحی کاملاً متفاوتی را برای محیطی که در آن باقی خواهد ماند در نظر گرفت. دقیقاً مانند تفاوت اکوسیستم ایسلند با اکوسیستم پلی‌نزی فرانسه، محیط فضایی نیز بسته به فاصله آن از زمین بسیار متفاوت است. بسته به اینکه یک سیستم الکترونیکی در کجا در فضا قرار می گیرد، ملاحظات بسیار متفاوتی باید برای انطباق با چالش های ارائه شده توسط محیط مسکونی آن در نظر گرفته شود.فشار در فضافضا یک خلاء است. دارای فشار نسبتاً صفر در مقایسه با فشار اتمسفر روی زمین است. از آنجایی که همه چیز در یک ماهواره بر روی زمین ساخته می شود، ذاتاً فشار اتمسفر تجربه شده در طول ساخت را می پذیرد. با این حال، هنگامی که این اجزا در خلاء قرار می گیرند، عملکرد آنها کاملاً متفاوت از زمانی است که در فشار اتمسفر هستند. برای اطمینان از ماندگاری اجزا در فضا، هر یک باید در یک محفظه خلاء حرارتی (TVAC) آزمایش شود که دما و شرایط بدون فشار فضا را شبیه‌سازی می‌کند. به عنوان مثال، اگر به دلیل نقص ساخت، لاستیک عایق یک کانکتور یک حباب هوای کوچک در خود محصور شده باشد، آن حفره هوا به طور بالقوه می تواند در شرایط خلاء به یک انفجار فاجعه بار تبدیل شود.بعلاوه، همه مواد تحت خلأ از گاز خارج می‌شوند، به این ترتیب مقادیر نسبتاً قابل‌توجهی از مواد گازی آزاد می‌کنند که می‌تواند به طور قابل‌توجهی مانع از اجزای مجاور شود. به عنوان مثال، مواد خارج شده از گاز می توانند آرایه های حرارتی یا خورشیدی را پوشش دهند. این می‌تواند تأثیر منفی بر راندمان، مه‌آلود کردن سنسورها یا اپتیک‌ها، و حتی تخریب خواص حرارتی ضروری مواد مجاور داشته باشد. اغلب، به منظور کاهش مقدار مواد خارج شده در فضا، مواد ماهواره ای و اجزای الکتریکی قبل از ارسال به فضا در اتاقک های TVAC از گاز خارج می شوند.تخریب UVبیشتر ماهواره های مدار پایین زمین، از جمله ایستگاه فضایی بین المللی، در ترموسفر وجود دارند. در این مناطق، تخریب اشعه ماوراء بنفش بر خواص مواد اجزای الکترونیکی تأثیر منفی می‌گذارد. تخریب UV حتی می تواند ترکیب مولکولی مواد را تغییر دهد، به ویژه با حذف اتم های اکسیژن از مواد حاوی اکسیژن. در نتیجه، زیرسیستم‌های کنترل حرارتی ممکن است به درستی کار نکنند، اپتیک‌ها تخریب شوند و آرایه‌های خورشیدی کمتر کارآمد شوند. ماهواره هایی که در مدار پایین زمین زندگی می کنند باید از محافظ ویژه UV برای سیستم های الکترونیکی خود استفاده کنند. این برای اطمینان از عدم تخریب اشعه ماوراء بنفش و غیرقابل استفاده کردن اجزا است.حضور ذراتترموسفر تقریباً 85 تا 500 کیلومتر بالاتر از سطح زمین قرار دارد، اما کل محیط خنثی 100 کیلومتر تا 1000 کیلومتر است و شامل ترموسفر و اگزوسفر می شود. در این محیط، بارهای مولکول های اکسیژن، نیتروژن و هلیوم وجود دارد. با این حال، همان انرژی UV از خورشید که باعث تخریب اشعه ماوراء بنفش در مواد ماهواره‌ای می‌شود، باعث تخریب مولکولی اکسیژن، نیتروژن و هلیم می‌شود و نسخه‌های اتمی مربوطه را تشکیل می‌دهد. اکسیژن اتمی می تواند فضاپیما را اکسید کند و در نهایت باعث فرسایش مواد شود. به این ترتیب، بسته به قرار گرفتن آنها در محیط فضا، باید احتیاط های خاصی در هنگام انتخاب اجزا انجام شود.حضور یوندر دو ناحیه خاص از فضای نزدیک به زمین که کمربندهای تشعشعی ون آلن نامیده می شوند، الکترون ها و یون ها در نوارهای خاصی از میدان مغناطیسی زمین به دام می افتند. این کمربندها در 500 تا 6000 کیلومتر و 13000 تا 60000 کیلومتر از سطح زمین وجود دارند. این شرایط یک محیط پلاسما ایجاد می کند که توسط ذرات باردار خورشیدی که با اتم ها برهمکنش می کنند، یون ها و الکترون های آزاد را ایجاد می کنند. این ذرات باردار که در میدان مغناطیسی زمین به دام افتاده اند، می توانند بر روی ماهواره ها فرود بیایند و باری شبیه به انرژی ساکن (زمانی که پاهای خود را روی فرش می مالید) ایجاد کنند. اگر این تجمع در مناطق جدا شده از ماهواره اتفاق بیفتد، یک گرادیان الکتریکی می تواند ایجاد شود و انرژی ساخته شده در نهایت ممکن است یک قوس ایجاد کند. بسیاری از قطعات الکترونیکی به شدت به قوس شدن حساس هستند، بنابراین برای جلوگیری از رویدادهای قوس فاجعه‌آمیز باید اقدامات احتیاطی ویژه‌ای برای طرح‌بندی سیستم‌های الکترونیکی انجام شود.نتیجه‌گیریبسیاری از عوامل محیطی در مناطق مختلف فضا وجود دارد که آن را برای الکترونیک تقریباً غیرقابل پذیرش می کند. به منظور جلوگیری از خرابی هر سیستم موجود در ماهواره، باید اقدامات احتیاطی گسترده ای انجام شود. این امر به ویژه مهم است، زیرا مهندسی هوافضا نمی تواند یک ماهواره مستقر را فقط به یک "تعمیرگاه" ببرد.سابقه و تجربۀ درخشان فعالیت، در کنار پشتوانۀ علمی تیم آی سی پارس (ICpars) مزیتی خاص به این تیم بخشیده است که در قیاس دیگر فعالان این حوزه، جایگاهی ویژه یافته است. از این رو تمامی عملیات و فعالیت‌های لازم برای واردات تجهیزات صنایع فضایی نیز از این شرکت ممکن خواهد بودبرای سفارش یا مشاوره میتوانید از راه‌های زیر با ما در ارتباط باشید https://icpars.com/