Uzay Elektroniği

Ülkemizde uzay alanında çalışma yapan devlet kuruluşu ve firma sayısı çok az fakat bu yönde geliştirme yapma isteğinin olması bilgi dağarcığımızı artırmaya mecbur bırakıyor. Bu alanda da Türkçe kaynak her zaman olduğu gibi çok kıt, bu sayfada özet olarak uzay ortamında elektronik birimleri neler bekliyor paylaşacağız.

Uzaydaki zorlu koşullar, uzay araçlarında kullanılan elektronik birimlerde gözetilmeli. Nedir peki dünyada karşılaşmadığımız bu durumlar? Bunların başında düşük enerjili X ışınları, yüksek enerjili elektronlar ve fotonlar; uzayın radyasyon etki tipleri arasında yer almaktadır. Uzay araçlarındaki çoğu elektronik cihaza radyasyonun etkileri; malzemelerde sürekli artan iyonizasyon, küçük doz etki efekti, yer değiştirme hasarı şeklinde söylenebilir. Ayrıca zorlu radyasyon ortamı uzay elektroniklerinde istenmeyen elektriklenmeye de sebep olur. Güneş rüzgarı ve güneşten kaynaklanan direkt ışıma, düşük gerilimli elektriklenmeye neden olmaktadır. Geniş parçacıklı akımlar; Dünya, Satürn ve Jüpiter gibi bazı gezegenlerin çevresinde  hapsolmuş yüksek enerji parçacıkları güneş rüzgarı ile taşınır ve gezegensel manyetosfer ile etkileşime girerek etki eder. Bu bölgelerden geçen uzay araçları içerisindeki malzemeler elektrostatik boşalım sebebiyle zarara uğrar.

Uzaydaki bir diğer zorlu koşul da çok düşük sıcaklık değerleridir. Özellikle derin uzay uygulamaları ve gezegen görevlerinde elektronik birimlerin çalışmasını etkilemektedir. Cihazlar ve sistemler dünyada karşılaşmadıkları çok soğuk ortamda performans ve güvenilirlik sorunları yaşarlar. Tüm bunların önüne geçmek için bu etkilerin iyi anlaşılması ve tasarımda gerekli önlemlerin alınması gerekmektedir.

Bütün olumsuzluklara rağmen ticari olarak tasarlanan bileşenler her geçen gün daha dayanıklı, daha ucuz yarı iletkenler, ileri seviye uyumlu ve yüksek performanslar sunmakta ve zorlu testlere tabii tutulmaktadır dolayısıyla uzay elektroniği için de kullanılabilir hale gelmektedir.

1. Radyasyon Kaynakları

Uzayda karşılaşılan radyasyon kaynakları:

  1. Gezegenlerin manyetik alanına tutunmuş yüksek enerjili elektronlar ve protonlar
  2. Güneş sisteminin dışından gelen Galaktik Kozmik Işınlar
  3. Düzensiz Bileşenler
  4. Güneş olayları parçacıkları olarak sıralanabilir.

1.1 Yüksek Enerjili Elektron ve Protonlar

Yeryüzünden 1000 km ile 32000 km arasında kalan bölgede hapsolmuş, Van Allen radyasyon kemeri olarak da adlandırılır, yüksek enerjili elektron ve protonlar uzay aracı kalkanına etki eder ve Dünya yörüngesindeki sistemler için sorun teşkil eder. Elektron ve protonların enerjisi 7 MeV civarındadır ve 4000 km ve 24000 km yükseklikte değerleri zirve yapar. Dünyamızın manyetik alanı eğik ve merkezinden kaçıktır, bunun sonucu olarak dünyamızdaki özel bir bölge, Brezilya kıyıları – Güney Atlantik Bozukluğu olarak adlandırılan yoğun radyasyon kemeri etkisi altındadır. Uzay araçları ve uydular bu bölge oldukça tehlikelidir, bu bölgeden geçerken genellikle uydular uyku moduna geçmektedir.

1.2 Galaktik Kozmik Işınlar (GKI)

Güneş sistemi dışında oluşan ve uzayın her yerine yayılmış ışınlardır. Bu yüksek enerjili parçacıkların enerjisi 10 GeV/çekirdek  seviyesine erişmektedir. Radyasyon kemerine kıyasla GKI akısı oldukça düşüktür fakat transistör ve iç kayıt elemanlarında ‘latchup’ sorununa sebebiyet verir.

1.3 Düzensiz Bileşenler

Bir diğer radyasyon kaynağı, enerjisi 50MeV/çekirdekten az olan helyum ve bazı ağır iyonlardır. Düzensiz olarak adlandırılmasının sebebi boşluktaki dağılımları rastgeledir ve GKI’lara kıyasla daha nadir görülür.

1.4 Güneş Olayları

Saatler ve günler süren güneş etkinliği çok yüksek akıya sahip yüksek enerjili proton, elektron ve düşük enerjili parçacıklara sebebiyet vermektedir.  Gezegenler arası uzayda en fazla etkiyi güneş olayları sonucu ortaya çıkan protonlar yapmaktadır ve yer değiştirme hasarına sebebiyet vermektedir.

Ek olarak aşağıdaki sayfalara da göz atabilirsiniz :

http://www.tamsat.org.tr/tr/uzay-radyasyonunun-elektronik-devreler-ve-uydu-sistemleri-uzerine-etkileri-radyasyona-karsi-guclendirme-1/