کنترل تشعشعات فضایی در سامانه های ماهواره ای

کنترل تشعشعات فضایی در سامانه های ماهواره ای

تشعشعات فضایی از جمله مهم ترین عوامل مخرب در محیط های مداری محسوب می شوند که می توانند عملکرد و طول عمر تجهیزات ماهواره ای را به شدت تحت تاثیر قرار دهند. این تشعشعات شامل ذرات باردار پرانرژی مانند پروتون ها، الکترون ها و یون های سنگین هستند که منشا آن ها ترکیبی از پرتوهای کیهانی، فوران های خورشیدی و ذرات موجود در کمربندهای وان آلن است. به سبب انرژی بالا و خاصیت یونیزاسیون این ذرات، برخورد آن ها با اجزای حساس ماهواره ممکن است باعث بروز خطاهای نرم افزاری، تخریب سلول های خورشیدی، فرسایش سازه های پلیمری و آسیب به مدارهای الکترونیکی شود.

برای مقابله با این تهدیدات، مجموعه ای از راهکارهای پیشگیرانه و فناورانه در طراحی و بهره برداری از ماهواره ها به کار گرفته می شود. نخستین و بنیادی ترین اقدام، استفاده از مواد محافظ از جمله آلومینیوم، پلی اتیلن و ترکیبات کامپوزیتی چندلایه است که توانایی جذب یا پراکندگی انرژی ذرات یونیزان را دارند. پلی اتیلن، به ویژه به دلیل چگالی پایین و مقدار بالای هیدروژن، به عنوان یک ماده موثر در کاهش دوز تابش در ماموریت های بلندمدت شناخته شده است.

در کنار حفاظت فیزیکی، طراحی سخت افزارهای مقاوم در برابر تشعشع اهمیت فراوانی دارد. استفاده از قطعات الکترونیکی با مقاومت بالا (Rad-Hard)، پیاده سازی مدارهای خودترمیم گر، و به کارگیری افزونه های سخت افزاری برای مقابله با خطاهای تک ذره ای (SEU) و تجمعی (TID) از جمله راهکارهای مهندسی موثر محسوب می شوند.

در سطح نرم افزار نیز، اجرای الگوریتم های مقاوم سازی اطلاعات و استفاده از کدهای تصحیح خطا مانند ECC موجب شناسایی و اصلاح خطاهای ناشی از تغییر بیت در حافظه می شود و از اختلالات عملکردی در پردازش گرهای اصلی جلوگیری می کند.

علاوه بر راهکارهای مهندسی، پایش اقلیم فضایی نیز در کنترل تشعشعات اهمیت ویژه ای دارد. رصد فعالیت های خورشیدی، مدل سازی پراکنش ذرات و استفاده از داده های سنجش از دور، امکان پیش بینی زمان های پرخطر را فراهم می کند تا ماهواره ها بتوانند در حالت محافظت قرار گیرند یا ماموریت های حساس به تعویق انداخته شوند.

در نهایت، توسعه پایگاه های داده تخصصی و به اشتراک گذاری تجربیات مهندسی در زمینه اثرات تابشی و راهکارهای مقابله با آن، گامی موثر در بهینه سازی طراحی های آینده و افزایش قابلیت اطمینان سامانه های فضایی خواهد بود. با افزایش تعداد ماهواره ها و حساسیت روزافزون ماموریت ها، کنترل تشعشعات فضایی نه تنها یک ضرورت فنی، بلکه یک اولویت راهبردی برای صنعت فضایی کشور به شمار می آید.