Site Rengi

BilgiliUsta.com | Aradığınız Her Bilginin Adresi.

Uzay Parçacıklarının ve Işınımın Uyduların Çalışması Üzerindeki Tesirleri

  • 25 Mart 2021
  • Uzay Parçacıklarının ve Işınımın Uyduların Çalışması Üzerindeki Tesirleri için yorumlar kapalı
  • 99 kez görüntülendi.

Güneş hadiselerinden veya kozmik kaynaklardan gelen yüklü tuzak veya geçici parçacıklar, uzay vasıtasının sarihteki yüzeyleriyle etkileşime girdiğinde, tesirleri sistemi muhtelif biçimlerde etkileyebilir. Natürel uzay etrafından kaynaklanan tesirler arasında uzay taşıtı şarjı, tek vaka tesirleri, toplam iyonlaştırıcı doz ve yer değiştirme zararı bulunur. Bununla beraber, spesifik tesir, vaka parçacığının cinsine, enerjisine ve muhtemelen kaynağına bağlıdır. Tutuklanan […]

Güneş hadiselerinden veya kozmik kaynaklardan gelen yüklü tuzak veya geçici parçacıklar, uzay vasıtasının sarihteki yüzeyleriyle etkileşime girdiğinde, tesirleri sistemi muhtelif biçimlerde etkileyebilir. Natürel uzay etrafından kaynaklanan tesirler arasında uzay taşıtı şarjı, tek vaka tesirleri, toplam iyonlaştırıcı doz ve yer değiştirme zararı bulunur. Bununla beraber, spesifik tesir, vaka parçacığının cinsine, enerjisine ve muhtemelen kaynağına bağlıdır. Tutuklanan ağır iyonlar, Tek vaka tesirlere neden olmak ve zorunlu olan iyonizasyonu oluşturmak için yeterli enerjiye sahip değildir ve toplam iyonlaştırıcı doz ehemmiyetli bir katkı yapmazlar.
Uzay Parçacıklarının ve Radyasyonun Uyduların Çalışması Üzerindeki EtkileriGüneş patlamalarından ve ışınım kuşaklarında hapsolmuş protonlardan büyük miktarda etkilenen galaktik kozmik ışınlar ve kozmik güneş parçacıkları GDA’lara neden olabilirken, elektronların GDA’lara neden olduğu öğrenilmemektedir. Ayrıca fiziksel mekanizmaları değişik olmakla beraber, uzay civarının iyonlaştırıcı ışınımı hem toplam iyonlaştırıcı doz hem de tek vaka tesirleri neden olur.

Uzay Taşıtı Şarjı

Uzay taşıtı şarjı, uzay taşıtı yüzeylerinde veya uzay vasıtasının içinde biriken yüktür. Etraftaki plazma civarına göre bir uzay taşıtı yüzeyinin elektrostatik ve uzay vasıtasının değişik kısımlarında potansiyel farklılıklara neden olur. Uzay taşıtı şarjına katkıda bulunan başlıca natürel uzay civarları arasında termal plazma civarı, yüksek enerjili elektronlar, güneş ışınımı ve manyetik alanlar vardır. Birçok tesiri olmasına karşın, elektrostatik deşarjlar en risklisi gibi görünmektedir. Elektrostatik deşarjlar, yapısal zarara, uzay taşıtı bileşenlerinin bozulmasına ve elektroniklerin hasar görmesi sebebiyle operasyonel anormalliklere neden olabilir.
Uzay taşıtı şarjı, diferansiyel şarjı kapsayan yüzey şarjı ve dâhili dielektrik şarjı olmak üzere ikiye bölebilir. Yüzey şarjına düşük enerjili plazma <100 kev ve fotoelektrik akımlar neden olurken yüzey şarjı salt veya diferansiyel olabilir. Salt şarj, civar plazmasına göre uydu potansiyeli denk olarak yüklendiğinde alana kazanç. Diferansiyel şarj ise uzay vasıtasının parçaları birbirine göre değişik potansiyele yüklendiğinde alana kazanç. Diferansiyel şarj, uydunun kendi kendini gölgelemesinden de kaynaklanabilir. Uzay taşıtı yüzeylerinin diferansiyel şarjı, salt şarjdan civar plazmasına göre daha hasarlıdır. İlki, fiziksel malzeme zararı ve elektromanyetik teşebbüs yaradılışı ve neticede ortaya çıkan geçici darbeler gibi uydu operasyonlarını bozabilecek deşarj tesirlerine sahip olabilir.
Deşarj neticeleri ayrıca bilgi ve kablolamada ki hengameyi, kimyevi olarak etkin cinslerin saçılmasını ve çekilmesini de kapsar. Jeomanyetik alt kasırgalardan sonra, kev elektronlarının manyetosfere enjekte edilmesiyle sonuçlanan diferansiyel şarj bildirilmiştir. Dâhili şarj, yüksek enerjili elektronlardan > 100 kev kaynaklanır ve uzay taşıtı donanımına nüfuz ederek, yükü izolasyon malzemeleri içinde biriktirirler. Duyarlı elektronik devrelere çok yakın olan dielektrik malzemeler ve iyi izole etilmiş geçirgenlerde alana geldiğinden daha hasarlıdır. Değişmez yörüngede elde edilen birleşik salınım ve ışınım tesirleri uydusundan elde edilen bilgilere direnerek, etrafsal olarak indüklenen çoğu uzay taşıtı anomalisi, yüzey izolatör şarjı veya tek hadiseli arızalardan değildir. Derin dielektrik şarjından ve neticede ortaya çıkan deşarj darbelerinden kaynaklanmaktadır.

Tek Vaka Tesirleri

Tek vaka tesirleri, tek bir vaka iyonlaştırıcı parçacık, bir aygıtta bir tesire neden olacak kadar yeterli enerji biriktirdiğinde alana gelen ayrı hadiselerdir. Genellikle yüksek enerjili protonlar ve kozmik ışınlar olmak üzere iki uzay ışınım kaynağı neden olur. Tek vaka olgusu dörde sınıflandırılabilir ve bunlar alttaki gibidir:
• Tek hadiseli çökme,
• Tek vaka mandallama,
• Tek vaka yanması,
• Tek vaka geçidi kırılması,
Tek hadiseli çökme, mikroişlemci, yarı geçirgen hafıza veya efor transistörleri gibi bir mikro-elektronik aygıttaki duyarlı bir düğüme çarpan iyonların veya elektromanyetik ışınımın neden olduğu bir vaziyet farklılığıdır. Bu vaziyet farklılığı, bir anlam personelinin misalin, hafıza biti, ehemmiyetli bir düğümünde veya yakınında iyonlaşma tarafından oluşturulan fiyatsız yükün bir neticeyidir. Grevin bir neticeyi olarak aygıt çıktısında veya harekâtında alana gelen kusura yumuşak yanılgı denir. Aygıtlardaki ağır iyon ve proton tek hadiseli çökme mekanizmaları misalin, dinamik gelişigüzel ulaşım bellekleri ve aygıtlarda galaktik kozmik ışın enerjisi birikimidir.
Uzay Parçacıklarının ve Radyasyonun Uyduların Çalışması Üzerindeki EtkileriTek hadiseli çökme, analog, dijital veya optik bileşenler gibi klasik aygıtlarda bir sıfırlama veya yine yazmaya neden olabilirken çevreleyen arayüz devrelerinde tesirleri olabilir. Ciddi bir tek hadiseli çökme, aygıtın hakimiyet devresindeki bir tek hadiseli çökmenin aygıtı bir test moduna, durdurmaya veya belirlenmemiş gidişata yerleştirdiği tek hadiseli işlevsel kesintidir. Bu klasik harekâtları durdurur ve kurtarmak için efor sıfırlaması gerektirir. Tek vaka mandallama, kusurlu planlanmış bir devrede alana gelebilecek belli bir kısa devre tipini belirlemek için entegre devrelerde kullanılır. Bir MOSFET devresinin efor kaynağı rayları arasında, parçanın muntazam çalışmasını bozan ve muhtemelen fazla akım sebebiyle imha olmasına yol açan parazitik bir yapıyı tetikleyebilen düşük empedanslı bir yolun üretilmesidir.
Tek vaka mandallamalar güç yanılgılardır ve kalıcı zarara neden olabilir. Bu, yüksek çalışma akımına, aygıt özelliklerinin üzerine çıkmasına, bilgi yolu voltajının düşmesine veya efor kaynağına hasar vermesine neden olabilir. Kilitlenme, çok hassas aygıtlardaki protonlardan kaynaklanabilir. Bir tek vaka mandallama, efor kapama sıfırlaması veya cihazın kapatılmasını düzenlenir veya silinir ve büyük miktarda sıcaklığa bağlıdır. Efor süratli bir biçimde kesilmezse, fazla ısınma, metalleşme veya iletişim teli arızası sebebiyle devirici arıza alana gelebilir. Tek vaka yanması, bir efor transistöründeki yüksek akım gidişatının neden olduğu bir vaziyettir. Oldukça mahallîleştirilmiş bir olgudur, efor MOSFET’lerinde ve BJT’lerde drenaj kaynağının yanmasını, geçit kopmasını, donmuş bitleri ve yüklü-bağlı aygıtlarda hengameyi kapsar.
Tek vaka geçidi kırılması, kapı oksidinde geçirgen bir yolun oluşması veya lokalize dielektrik bozulmadır ve devirici bir yanmaya neden olur. MOSFET’lerde, BJT’lerde ve CMOS’ta oluşur. Güneş patlaması parçacık hadiseleri, özellikle seyyareler arası uzaydaki uzay taşıtı için en fazla tek hadiseli çökme üreten civarı oluşturmaktadır. Işınım tesirleri uydusunda yapılan deneyler, bir güneş patlaması sırasında ehemmiyetli bir çoğalış göstermiştir. Işınım tesirleri uydusunun bilgilerine direnerek, çoğu tek hadiseli çökme, protonlardan veya kozmik ışınlardan doğrudan biriktirme yoluyla değil, nükleer etkileşimler yoluyla yüksek enerjili protonlardan geldiği bildirilmiştir. Düşük Dünya yörüngesinde ki uyduları için, özellikle Güney Atlantik Anomalisin’de tuzağa düşürülmüş protonlar en büyük tek vaka tesirleri tehdididir.

Toplam İyonlaştırıcı Doz

Toplam iyonlaştırıcı doz, iyonizasyon harekâtlarının oluşturduğu ve enerjili parçacıklar içinden geçtiğinde yarı geçirgen veya izolatör gibi malzemelerde biriktirdiği enerji ölçüsünü ifade eder. Aygıt arızasına veya astronotlarda biyolojik zarara neden olabilir. Işınım kaynaklı sıkışmış yükler, bir MOSFET’in geçit oksitinde birikebilir ve eşik voltajında bir kaymaya neden olabilir. Kayma yeterince büyükse, sıfır volt uygulandığında dahi bu cins bir aygıt kapatılamaz. Bu şart altında, aygıtın tükenme moduna geçerek zafersiz olduğu söylenir. Toplam iyonlaştırıcı doz, çoğunlukla güneş enerjili parçacık vakasından ve Güney Atlantik Anomalisinden geçişten alana gelen elektron ve protonlardan kaynaklanır.
Düşük Dünya yörüngesinde, ana doz kaynağı elektronlardan ve iç kuşak protonlarından, ilk kaynak ise dış kuşak elektronu ve değişmez yörüngedeki güneş protonlarıdır. Toplam dozdan kaynaklanan ilk kaydolunan uydu arızası Telstar’dır. Uydu, 9 Temmuz 1962 senesindeki Starfish nükleer testinden bir gün sonra fırlatılmıştır. Takribî 1,4 Megatonluk nükleer silah, Pasifik Ummanı’ndaki Johnston Adası’nın takribî 400 kilometre yukarıyasında patlatılmıştır. Patlama, Dünya’nın manyetik alanına enjekte edilen ve suni bir ışınım kuşağı oluşturan beta parçacıkları elektronlar üretmiştir. Bu suni elektron kuşağı 1970’li senelerin başına kadar sürmüştür. Netice olarak, Telstar, tamamen zafersiz olmadan evvel beklenenin 100 katı bir toplam doz almıştır. Starfish nükleer testinde 7 ay içinde yedi uyduya kadar, temel olarak güneş bataryayı zararından oluştuğu öğrenilmektedir.

Dış Saha Zararı

Zinde parçacıklar katı bir malzeme üzerine düştüğünde, malzemenin içinden geçerken iyonlaştırıcı ve iyonlaştırıcı olmayan operasyonlara enerjilerini kaybederler. Enerji kaybının neticeyi, elektron deliği çiftlerinin ve atomların yer değiştirmesi veya yer değiştirme zararının üretilmesidir. Boşluklar başka bir deyişle, klasik kafes konumundan bir atomun bulunmaması ve geçişler başka bir deyişle, yer değiştirmiş atomun kafes olmayan bir konuma hareketi, başlangıçta yaratılan ilk kafes yanılgılarıdır. Bir boşluk ve bitişik bir ara boşluk kombinasyonu, Frenkel veya yakın çift olarak öğrenilir. İki bitişik boş pozisyon, divacancy olarak öğrenilen bir hata oluşturabilir. Ayrıca, ışınlanmış silikonda daha büyük mahallî boşluk grupları oluşabilir. Safsızlık atomlarına bitişik boşluk ve ara kısımlardan kaynaklanan bir hata, hata-safsızlık kompleksleridir. Vaka ışınımı tarafından oluşturulduktan sonra, yanılgılar daha kararlı bir yapılandırma oluşturmak için yine tertip edilmelidir. Yanılgıların dökme yarı geçirgen malzeme ve aygıtların özelliklerini ne miktarda değiştirdiği, belli yanılgıların tabiatına ve belli bir sıcaklıkta hata yaradılışını takip eden zamana bağlıdır.
Uzay Parçacıklarının ve Radyasyonun Uyduların Çalışması Üzerindeki EtkileriIşınıma bağlı yer değiştirme zararının aktifliği, bombardıman vaziyeti, parçacık tipi, enerjisi, ışınlama ve ölçüm sıcaklığı, ışınlamadan sonraki müddet, ışınlamadan sonraki termal geçmiş, enjeksiyon seviyesi, malzeme tipi, lekelilik cinsi ve konsantrasyon gibi etmenlere bağlıdır. Yer değiştirme zararı, malzemelerin ve aygıt özelliklerinin bozulmasına neden olur. Gelen bir parçacık ile bir kafes atomu arasındaki çarpışmayı tasvir ederek, atomun orijinal kafes konumundan yer değiştirmesine neden olur. Yer değiştirme zararı aynı zamanda azınlık taşıyıcı ömrünü de düşürebilir ve tipik bir tesir, bipolar transistörlerde hasılat ve firari akımın bozulması olur.

Kaynakça:
researchgate.net/publication/281585445_Space_environment_effect_on_earth_observation_satellite_instruments
nap.edu/read/10477/chapter/7

Yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu

ZİYARETÇİ YORUMLARI

Henüz yorum yapılmamış. İlk yorumu aşağıdaki form aracılığıyla siz yapabilirsiniz.

BİR YORUM YAZ