Wpływ wybranych czynników na pracę układów elektronicznych w bliskiej przestrzeni kosmicznej

• Autorzy: Kołodziej Andrzej , Wielgat Robert

Identyfikatory

DOI

10.55225/sti.633

Warianty tytułu

EN

The influence of selected factors on the operation of electronic systems in near space

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy dokonano przeglądu doniesień naukowych opisujących wpływ wybranych czynników fizycznych w bliskiej przestrzeni kosmicznej na pracę układów elektro-nicznych w zależności od odległości od powierzchni Ziemi. Wpływ ten jest zazwyczaj destrukcyjny. W związku z tym w urządzeniach pracujących w kosmosie jest wymagane korzystanie z podzespołów i urządzeń elektronicznych, w których użyto specjalnych materiałów i zastosowano rozwiązania konstrukcyjne uodporniające je na trudne i zmienne warunki pracy. Mowa tutaj z jednej strony o szybko zmieniającym się ci-śnieniu, wilgotności, temperaturze i polu grawitacyjnym podczas wznoszenia oraz o długoczasowym przebywaniu w przestrzeni kosmicznej, gdzie występują warunki nie spotykane w jakimikolwiek środowisku na Ziemi. Warunki te są nie tylko śmiertelnie niebezpieczne dla ludzi, ale mogą również uszkodzić, a nawet całkowicie zniszczyć elektroniczne wyposażenie sond pomiarowych oraz statków i pojazdów kosmicznych. W pracy opisano niszczące czynniki, na które są narażone układy elektroniczne prze-noszone w przestrzeń pozaziemską oraz sposoby ich zabezpieczenia, w tym metody zwiększania odporności (utwardzania) oraz metody redundancyjne chroniące układy elektroniczne przed wpływem promieniowania i zmian ciśnienia.

EN

The paper reviews scientific reports describing the influence of selected physical factors in near space on the operation of electronic systems depending on the distance from the Earth’s surface. This influence is usually destructive. Therefore, devices operating in space require the use of electronic components and devices in which special materials have been used and design solutions have been applied that make them resistant to difficult and variable operating conditions. On the one hand, we are talking about rapidly changing pressure, humidity, temperature and gravitational field during ascent and about long-term stay in space, where conditions occur that are not encountered in any environment on Earth. These conditions are not only deadly dangerous to people but can also damage or even completely destroy electronic equipment of measuring probes, spaceships, and vehicles. The paper describes not only the destructive factors to which electronic systems transferred to extraterrestrial space are exposed but also methods of protecting them against the aforementioned factors, including methods of increasing resilience (hardening) and redundant methods protecting electronic systems from the effects of radiation and pressure changes.

Słowa kluczowe

PL

bliska przestrzeń kosmiczna; promieniowanie kosmiczne; układy elektroniczne; redundancja

EN

near space; cosmic radiation; electronic systems; redundancy

• Wydawca: Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Tarnowie
• Czasopismo: Science, Technology and Innovation
• Rocznik: 2025
• Tom: Vol. 20, no. 1
• Strony: 42--50
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., fot., wykr.

Twórcy

autor

Kołodziej Andrzej

• Akademia Tarnowska, Wydział Politechniczny, Katedra Elektroniki, Telekomunikacji i Mechatroniki, ul. Mickiewicza 8, 33-100 Tarnów, Polska

• https://orcid.org/0000-0002-3494-3264

autor

Wielgat Robert

• Akademia Tarnowska, Wydział Politechniczny, Katedra Elektroniki, Telekomunikacji i Mechatroniki, ul. Mickiewicza 8, 33-100 Tarnów, Polska

• https://orcid.org/0000-0003-0229-6493

Bibliografia

• [1] Hałas A. Technika próżni. Wrocław: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej; 2017.
• [2] Fox KC. The Van Allen Probes: Honoring the origins of magnetospheric science. Science X Network. [Internet]. 12 listopada 2012. [cytowane 19 grudnia 2024]. Dostępne na: https://phys.org/news/2012-11-van-allen-probes-honoring-magnetospheric.html.
• [3] Ganushkina NY, Dandouras I, Shprits YY, Cao J. Locations of boundaries of outer and inner radiation belts as observed by Cluster and Double Star. Journal of Geophysical Research. 2011;116( A9):1–18. https://doi. org/10.1029/2010JA016376.
• [4] Whitt KK, Byrd D. May’s solar storm created a new Van Allen belt. EarthSky. [Internet]. 1 sierpnia 2024. [cytowane 19 grudnia 2024]. Dostępne na: https://earthsky.org/ earth/2024-mays-solar-storm-new-ring-around-earth-van-allen-belt/.
• [5] Edmonds LD, Barnes CE, Sheick LZ. An Introduction to Space Radiation Effects on Microelectronics. JPL Publication 00-06. Pasadena, CA: California Institute of Technology, Jet Propulsion Laboratory; 2000. [Internet; cytowane 19 grudnia 2024]. Dostępne na: https://parts.jpl. nasa.gov/pdf/JPL00-62.pdf.
• [6] Kikoin IK. Tablicy Fizićeskich Velićin. Moskwa: Atomizdat; 1976.
• [7] Kołodziej A, Krewniak P. Radiation damage of amorphous and microcrystalline silicon image sensor structure. MRS Online Proceedings Library. 1997;487:381–386. https://doi.org/10.1557/PROC-487-381.
• [8] Gumiela M. Podsumowanie eksperymentu RadFET. PW-SAT3. [Internet]. 15 czerwca 2019. [cytowane 19 grudnia 2024]. Dostępne na: https://pw-sat.pl/ podsumowanie-eksperymentu-radfet.
• [9] Mlynczak MG, Hunt LA, Garcia RR, Harvey VL, Marshall BT, Yue J, Mertens CJ, Russell JM III. Cooling and contraction of the mesosphere and lower thermosphere from 2002 to 2021. Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 2022;127(22),e2022JD036767. https://doi. org/10.1029/2022JD036767.
• [10] Groszkowski J. Technika wysokiej próżni. Warszawa: WNT; 1978.
• [11] Antosz J, Wielgat R, Plata S, Jasielski P, Pękala, D, Arabik, R, Witek M. Stratospheric missions of the University of Applied Sciences in Tarnow: Part 2: data analysis. Science, Technology and Innovation. 2023;18(3–4):46–64. https:// doi.org/10.55225/sti.580.
• [12] Pas Van Allena. In: Wikipedia: wolna encyklopedia. [Internet; cytowane 19 grudnia 2024]. Dostępne na: https:// pl.wikipedia.org/wiki/Pas_Van_Allena.
• [13] Dodd PE. Physics-based simulation of single-event effects. IEEE Transactions on Device and Materials Reliability. 2005;5(3):343–357. https://doi.org/10.1109/ TDMR.2005.855826.
• [14] ESA. Space debris by the numbers. Darmstadt: ESA’s Space Debris Office at ESOC. [Internet; cytowane 19 grudnia 2024]. Dostępne na: https://www.esa.int/Space_Safety/ Space_Debris/Space_debris_by_the_numbers.
• [15] Messenger GC, Ash MS. The Effects of Radiation on Electronic Systems. 2nd ed. Hapman and Hall; 1992.
• [16] Normand E. Single event upset at ground level. IEEE Transactions on Nuclear Science. 1996;43(6):2742–2750. https://doi.org/10.1109/23.556861.
• [17] Schwank JR, Shaneyfelt MR, Dodd PE. Radiation hardness assurance testing of microelectronic devices and integrated circuits: radiation environments, physical mechanisms, and foundations for hardness assurance. IEEE Transactions on Nuclear Science. 2013;60(3):2074–2100. https://doi.org/10.1109/TNS.2013.2254722.
• [18] Baumann RC. Radiation-induced soft errors in advanced semiconductor technologies. IEEE Transactions on Device and Materials Reliability. 2005;5(3):305–316. https://doi. org/10.1109/TDMR.2005.853449.
• [19] Ferlet-Cavrois V, Massengill LW, Gouker P. Single event transients in digital CMOS: A review. IEEE Transactions on Nuclear Sciences. 2013;60(3):1767–1790. https://doi. org/10.1109/TNS.2013.2255624.
• [20] Schrimpf RD, Fleetwood DM. Radiation Effects and Soft Errors in Integrated Circuits and Electronic Devices. SingaporeLondon: World Scientific; 2004. https://doi.org/10.1142/5607.
• [21] Jaworowska M. Promieniowanie a elektronika – wpływ i ochrona. Portal Branżowy Elektronika B2B [Internet]. 22 grudnia 2021. [cytowane 19 grudnia 2024]. Dostępne na: https://elektronikab2b.pl/technika/54353-promieniowanie-a-elektronika-wplyw-i-ochrona.