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Abbassamento del costo di elettronica aeronautica del veicolo spaziale con elettronica radiazione-tollerante delle CULLE

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La probabilità di non riuscire per il veicolo spaziale a bordo dell'attrezzatura dell'elettronica aeronautica dovuto esposizione a radiazioni è una questione critica per i lanciatori, i veicoli di rientro, gli habitat dello spazio ed i satelliti. La traiettoria dell'orbita di una piattaforma e la durata della sua missione determinano la quantità di esposizione a radiazione bloccata ed alle sorgenti delle radiazioni solari e cosmiche. L'impatto globale che questa radiazione ha sull'hardware dell'elettronica aeronautica è determinato da un'interazione complessa della protezione, della progettazione di circuito, della tecnologia del dispositivo e della particella

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La sfida dell'integratore è, naturalmente, inoltre ha reso più difficile dai bilanci limitati. Il problema è di attenuarsi contro gli effetti di radiazione mentre resta nell'ambito dei bilanci di programma limitati e senza compromettere i requisiti globali di assicurazione di missione. Le buone notizie sono che c'è un nuovo approccio, in base a, un nuovo tipo di superficie posteriore, hanno chiamato «la superficie posteriore astuta,» che permette agli integratori di usare esistendo, moduli di elettronica disponibili immediatamente commerciali accessibili (delle CULLE) in un ambiente di radiazione dello spazio, un approccio chiamato «le CULLE tolleranti dello spazio di radiazione.» Oltre a tempo più veloce a spiegamento, i molti benefici di questo approccio gioco-cambiante comprendono i costi significativamente abbassati per spiegamento come pure la progettazione, la certificazione e la fabbricazione di elettronica aeronautica dello spazio.

La probabilità di non riuscire per il veicolo spaziale a bordo dell'attrezzatura dell'elettronica aeronautica dovuto esposizione a radiazioni è una questione critica per i lanciatori, i veicoli di rientro, gli habitat dello spazio ed i satelliti. La traiettoria dell'orbita di una piattaforma e la durata della sua missione determinano la quantità di esposizione a radiazione bloccata ed alle sorgenti delle radiazioni solari e cosmiche. L'impatto globale che questa radiazione ha sull'hardware dell'elettronica aeronautica è determinato da un'interazione complessa della protezione, della progettazione di circuito, della tecnologia del dispositivo e degli spettri di energia della particella. Ecco perché la tolleranza di radiazione è uno dei criteri chiave quando gli integratori di sistema selezionano l'elettronica aeronautica per il loro veicolo spaziale.

Gli ingegneri a Boeing Company hanno selezionato Curtiss-Wright Defense Solutions assicurare l'elettronica aeronautica della manipolazione dei dati irregolare per il trasporto dello spazio della squadra (CST) - veicolo spaziale 100. L'attrezzatura riunisce i dati dai sensori critici del veicolo usati dai computer di bordo per prendere le decisioni durante il volo del CST-100, che è preveduto per subire i voli di prova orbitali questo anno.

Radiazione dello spazio

L'ambiente di radiazione della particella che l'hardware dell'elettronica aeronautica confronta nello spazio consiste dei protoni altamente energetici, degli elettroni e degli ioni pesanti. Le due fonti principali di questa radiazione sono il Sun ed i raggi cosmici galattici. Mentre la radiazione interagisce con i dispositivi a semiconduttore produce la ionizzazione. Questa ionizzazione aumenta la conduttanza del materiale a semiconduttore e crea le punte minuscole della corrente elettrica. Cumulativamente, queste punte correnti e danno alla degradazione di causa del livello di submicron delle caratteristiche materiali conosciute come gli effetti della dose totale (TDE). La ionizzazione del materiale a semiconduttore causa tipicamente le correnti molto piccole di perdita, che possono condurre alle conseguenze a lungo termine negative. L'accumulazione degli eventi di radiazione può causare una degradazione lenta di una prestazione componente, quali la variazione di tensione della soglia o la diminuzione nella velocità di commutazione e finalmente condurre a guasto componente.

Singoli effetti di evento

Gli eventi di radiazione possono provocare le perturbazioni temporanee o permanenti alla funzione di un dispositivo, fenomeni conosciuti come effetti i singoli di un evento (VEDI). Nel corso degli anni, mentre la densità dei CI è aumentato, la dimensione delle strutture elementari a semiconduttore si è restretta al livello in cui una punta corrente spuria prodotta da una singola particella di radiazione può risultare dentro vede capace di interruzione dell'operazione del circuito. Due tipi SEE sono più pertinenti all'elettronica aeronautica proteggente del veicolo spaziale:

Singolo ribaltamento di evento (SEU) - accade quando una corrente indotta da radiazioni induce una struttura di memoria a cambiare il suo stato. Ciò provoca un errore temporaneo nell'uscita del dispositivo o nella sua operazione e comunemente si riferisce a come «errore non ricorrente». Nel caso di un SEU, il dispositivo non è danneggiato correttamente e funzionerà in futuro, ma i dati elaborati dal dispositivo possono essere corrotti.

Singolo fermo-Su di evento (SEL) - accade quando una corrente indotta da radiazioni attiva una struttura parassitaria (per esempio transistor), che forma un percorso di bassa impedenza indesiderato nella struttura a semiconduttore. Interrompe il perfetto funzionamento del circuito e se non corretto, può possibilmente anche condurre alla sua distruzione dovuto sovracorrente. Il circuito rimane tipicamente chiuso su fino a è spento ed in seguito può continuare correttamente la funzione.

Le CULLE dello spazio si avvicinano a

Il metodo più a basso rischio per impedire il danno da radiazione è l'uso delle componenti indurite in tutto la progettazione di sistema. Tuttavia, ci sono svantaggi a questo approccio, essere più significativo il costo ed il tempo connessi con l'indurimento del dispositivo. Che cosa è più, non c'è garanzia che la progettazione soddisfarà le richieste funzionali. All'altro estremo del rischio lo spettro è l'approccio della Affare-e-mosca, dove un progettista dell'elettronica aeronautica del veicolo spaziale sceglie sviluppare un sistema dalle componenti commerciali delle CULLE che incontrano il funzionale e da altri requisiti ambientali della missione (vibrazione, scossa, temperatura, ecc.).

Per alcuni progettisti il basso costo e l'affidabilità di questo approccio, dato che la maggior parte delle componenti commerciali sono radiazione-tolleranti a parecchi krad (un rad è un'unità della dose di radiazioni assorbente) vale molto l'ad alto rischio che il sistema spiegato non continuerà a funzionare in un ambiente di radiazione dello spazio per un periodo. Un nuovo approccio, per attenuarsi contro SEUs e SELs, ha chiamato le CULLE dello spazio di Radiation Tolerant, bugie fra questi estremi di due rischi ed assicura i requisiti di assicurazione di missione e dell'affidabilità del sistema mentre rispettava i vincoli di requisito del bilancio e del programma del programma.

Per attenuarsi contro SEUs e SELs, Curtiss-Wright ha progettato il telaio astuto della superficie posteriore, i 12 telai irregolare della scanalatura dell'utente per dell'acquisizione dei dati in un ambiente radiazione-intensivo. Sulla base del Acra KAM-500, un'unità dell'acquisizione dei dati irregolare modulare (DAU) ed il sistema di registrazione progettato per il mercato di prova di uso in volo, la superficie posteriore astuta permette all'uso dei moduli alimentabili dell'acquisizione dei dati delle CULLE mentre allo stesso tempo impediscono contro gli effetti nocivi di radiazione ionizzante. Il DAU funziona come collezione di FPGA sincronizzato ha basato le macchine di stato. Una volta per ciclo di acquisizione, RAM è rinfrescato. Di conseguenza, tutto il SEUs che si presenta in RAM è sovrascritto nei limiti di una volta di ciclo di acquisizione. Un tempo di ciclo di acquisizione può provenire dovunque a partire da 100 microsecondi di fino a 2 secondi di lunghezza.

La probabilità di non riuscire per il veicolo spaziale a bordo dell'attrezzatura dell'elettronica aeronautica dovuto esposizione a radiazioni è una questione critica per i lanciatori, i veicoli di rientro, gli habitat dello spazio ed i satelliti. La traiettoria dell'orbita di una piattaforma e la durata della sua missione determinano la quantità di esposizione a radiazione bloccata ed alle sorgenti delle radiazioni solari e cosmiche. L'impatto globale che questa radiazione ha sull'hardware dell'elettronica aeronautica è determinato da un'interazione complessa della protezione, della progettazione di circuito, della tecnologia del dispositivo e degli spettri di energia della particella. Ecco perché la tolleranza di radiazione è uno dei criteri chiave quando gli integratori di sistema selezionano l'elettronica aeronautica per il loro veicolo spaziale.

Considerazioni astute di progettazione della superficie posteriore

La superficie posteriore dello spazio dei telai delle CULLE è basata su una progettazione robusta che riduce la suscettibilità a SEUs o a SELs. Questa superficie posteriore è la sola parte del sistema in cui «le componenti di radiazione» sono utilizzate duro. I moduli alimentabili delle CULLE utilizzati nel sistema sono fabbricati con le componenti commerciali ma sono protetti dalla superficie posteriore astuta indurita radiazione. La superficie posteriore astuta può individuare un evento di SEL su uno dei moduli in tempo reale e corregge quell'evento prima di tutto il danno può essere fatta, quindi assicurare dell'acquisizione dei dati normale è ripresa senza danno componente e con perdita minima di dati. Il sistema poi recupera dal VEDE e l'operazione normale di intero sottosistema della manipolazione dei dati è uncompromised. Il concetto dell'innovazione dietro la progettazione di sistema è quello invece di ricerca impedire gli eventi di radiazione, invece individua rapidamente e poi corregge questi eventi in tempo reale in cui accadono, senza danneggiamento dell'attrezzatura e per di più, assicura che l'assicurazione di missione, la sicurezza e le richieste dell'affidabilità siano soddisfatte.

La progettazione della superficie posteriore astuta permette all'uso dei moduli alimentabili standard delle CULLE in un ambiente dello spazio senza la necessità per quei moduli di essere costruito facendo uso delle componenti radiazione-indurite. Ciò minimizza il costo del sistema globale e permette al progettista di sistema spaziale di fare leva oltre 100 moduli del plugin già progettati per dell'acquisizione dei dati nella prova di volo degli aerei.

Il settore globale dello spazio sta guardando per trarre giovamento dall'più a basso costo di applicazione dell'attrezzatura di elettronica delle CULLE mai negli ambienti richiedenti di radiazione dello spazio e nei livelli aumentanti di criticità di missione. Parecchi approcci sono disponibili per i sistemi di progettazione che possono sopravvivere agli effetti di radiazione dello spazio. Completamente le progettazioni indurite radiazione possono rendere la maggior parte della protezione, ma sono inoltre l'opzione più costosa. Il telaio astuto della superficie posteriore permette l'uso dei utente-moduli dell'acquisizione dei dati delle CULLE ad alto rendimento nelle applicazioni radiazione-intensive dello spazio, abbassante il costo di un tal sistema da fino a 75 per cento mentre ancora soddisfa le richieste dell'affidabilità di missione e minimizzando la perdita di dati di telemetria dovuto gli eventi di radiazione a meno di 2 per cento di un'applicazione bassa tipica di orbita terrestre (LEO).

La probabilità di non riuscire per il veicolo spaziale a bordo dell'attrezzatura dell'elettronica aeronautica dovuto esposizione a radiazioni è una questione critica per i lanciatori, i veicoli di rientro, gli habitat dello spazio ed i satelliti. La traiettoria dell'orbita di una piattaforma e la durata della sua missione determinano la quantità di esposizione a radiazione bloccata ed alle sorgenti delle radiazioni solari e cosmiche. L'impatto globale che questa radiazione ha sull'hardware dell'elettronica aeronautica è determinato da un'interazione complessa della protezione, della progettazione di circuito, della tecnologia del dispositivo e degli spettri di energia della particella. Ecco perché la tolleranza di radiazione è uno dei criteri chiave quando gli integratori di sistema selezionano l'elettronica aeronautica per il loro veicolo spaziale. Il sistema dell'acquisizione dei dati astuto radiazione-tollerante della superficie posteriore KAM-500 già è stato selezionato per spiegamento nei sistemi critici dell'elettronica aeronautica del veicolo spaziale di missione per i veicoli di rientro uomo e senza equipaggio come pure le fasi superiori del lanciatore e sta considerando per il sistema di strumentazione sui veicoli di rientro planetari futuri e come la base per ai piccoli i sistemi satelliti a basso costo e basati a culle dell'elettronica aeronautica.