Technologia

Czym jest elektronika kosmiczna?

Sprzęty kosmiczne nie mogą stanowić zagrożenia dla życia ludzkiego, dlatego są projektowane w taki sposób, aby zminimalizować ryzyko awarii. Z jakimi problemami mierzą się urządzenia kosmiczne?

Problemy urządzeń kosmicznych

Elektronika kosmiczna to nic innego jak urządzenia, które pracują w niecodziennych, ekstremalnych warunkach kosmicznych. Środowisko kosmiczne jest dość problematyczne i może powodować różne zmiany i uszkodzenia urządzeń w trakcie ich eksploatacji. Urządzenia kosmiczne spotykają się z nietypową próżnią i problemem zmieniającej się temperatury. W efekcie sprzęty pękają, a serwisowanie poza Ziemią nie pozwala na ich naprawę. Kolejnym problemem jest starzenie się poszczególnych elementów na skutek promieniowania ultrafioletowego i podczerwonego oraz radiacji. Promieniowanie może uszkodzić lub całkowicie zniszczyć podzespoły elektroniczne. Niekorzystnym zjawiskiem są też wąsy cynowe, czyli cienkie elektryczne struktury krystaliczne, które doprowadzają do zwarcia elementów elektronicznych ze sobą sąsiadujących. Poza tym sprzęt kosmiczny po prostu się zużywa, co powoduje znaczne obniżenie jego wydajności. W związku z tym urządzenia projektuje się tak, aby wskutek ewentualnej awarii działanie układu nie zostało zakłócone. Poszczególne elementy do tworzenia sprzętów kosmicznych są zatem o wiele droższe od komercyjnych odpowiedników, a różnica wynosi nawet do kilku tysięcy za poszczególną sztukę. Misje kosmiczne rozpatruje się pod kątem różnych scenariuszy przewidujących to, co może ewentualnie się wydarzyć.

Jak zabezpieczyć elektronikę kosmiczną?

Pod wpływem wymienionych wyżej czynników elektronika kosmiczna ulega zmianom, które bardzo ciężko naprawić. W związku z tym niezbędne jest zastosowanie profesjonalnych rozwiązań konstrukcyjnych, które zmniejszą wpływ oddziaływania czynników na różne podzespoły i obwody elektroniczne. Jednym ze sposobów na zmniejszenie skutków nadmiernych wstrząsów i wibracji, które towarzyszą startom rakiet, jest potting, czyli zalewanie. Zabezpieczenie komponentów i płytek PCB polega na zatopieniu całości lub części obwodów elektronicznych za sprawą płynnej, twardniejącej substancji (silikonowej, epoksydowej lub poliuretanowej). Z kolei zjawisku gazowania można zapobiec poprzez wykonanie obudowy komponentów elektronicznych nie z tworzyw sztucznych, a z ceramiki. Redukcji wzrostu wspomnianych wyżej wąsów cynowych można z kolei uniknąć poprzez używanie stopu cyny z domieszką innych metali. Istnieją również opcje na stabilizację temperatury, która jak wiadomo, bywa bardzo szkodliwa. Urządzenia można chłodzić m.in. poprzez wypromieniowanie energii termicznej w przestrzeń kosmiczną. Jeśli natomiast chodzi o ochronę elektroniki przed promieniowaniem, to jednym ze sposobów jest zaczernianie powierzchni albo wprowadzanie izolacji termicznej, a także ekranowanie podzespołów.