در گستره وسیع فضا، مهندسان دائماً مرزهای نوآوری را پشت سر می گذارند تا کارهای بیشتری را با کمترین زحمت انجام دهند.
به گزارش تکناک، فضاپیماهای کوچک امروزی مجهز به حسگرها، سیستم‌های هدایت و کنترل و تجهیزات الکترونیکی هستند که در فضاهای کوچک موجود به صورت بهینه قرار داده شده اند. اما اگر بتوانیم قدمی فراتر برداریم و روش به کارگیری قطعات الکترونیک در این فضاپیماها را متحول کنیم، چه؟
اخیراً، مهندس هوافضا بث پاکت و مهندس الکترونیک مارگارت ساموئلز از مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا در مریلند، مأموریتی جسورانه را آغاز کردند. آنها به دنبال اثبات عملکرد فناوری lnhv مدارهای الکترونیکی چاپی در فضا بودند، یک نوآوری متحول کننده که می تواند نحوه طراحی و ساخت فضاپیما را برای ماموریت های آینده تغییر دهد.
این مفهوم ساده و در عین حال قدرتمند است. به جای ماژول های الکترونیکی معمولی، آنها مدارهای چاپی هیبریدی را توسعه دادند که می تواند مستقیماً روی ساختار فضاپیما ساخته شود. این مدارهای الکترونیکی چاپی به قدری نازک بودند که چشم انسان حتی نمی‌توانست وجود آنها را تشخیص دهد، با اثری به اندازه 30 میکرون، یعنی نصف عرض یک موی انسان. مزایای بالقوه این فناوری بسیار زیاد است، از صرفه جویی در فضای ارزشمند در فضاپیما گرفته تا افزایش کاربردهای آنتن و فرکانس رادیویی.
در 25 آوریل، یک موشک با صدا از مرکز پرواز والوپز ناسا در نزدیکی چینکوتیگ، ویرجینیا به آسمان اوج گرفت و محموله ای را که مدار های الکترونیک چاپی آزمایشی در آن قرار داشت را حمل می کرد. سنسورهای الکترونیکی دما و رطوبت روی درب محفظه محموله موشک و دو پانل متصل به آن چاپ شده بودند. در طول کل ماموریت موشک SubTEC-9، این حسگرها با پشتکار شرایط را زیر نظر گرفتند و داده‌های مهمی را جمع‌آوری و به زمین ارسال کردند.
این آزمایش موفق حاصل یک تلاش مشترک بود. همکاران در مرکز پرواز فضایی مارشال ناسا در هانتسویل، آلاباما، جوهر سنجش رطوبت که برای حسگرهای چاپی ضروری بود را توسعه دادند، در حالی که شرکای آزمایشگاه علوم فیزیکی دانشگاه مریلند (LPS) مسئول ساخت مدارها بودند.
چه چیزی مدارهای الکترونیکی چاپی را پیشگام می کند؟
برایان بنکس، مهندس الکترونیک از والوپز، توضیح داد: فناوری ترکیبی اجازه می دهد تا مدارها در مکان هایی ساخته شوند که معمولا برای ماژول های الکترونیکی معمولی در دسترس نیستند.
با قابلیت چاپ روی سطوح منحنی و حتی اطراف گوشه ها، کاربردهای بالقوه این مدارها بسیار زیاد است. به عنوان مثال آنها می توانند در فضاهای خالی فرعی کوچک فضا پیماها نصب شوند.
نتایج مدارهای الکترونیکی چاپی فراتر از حسگرها است. یک پیشرفت عمده در قابلیت پیش بینی و پایداری اتصالات و طراحی آنتن است. به طور سنتی، اتصالات آنتن از طریق فرآیندی به نام اتصال سیم انجام می‌شد که می‌تواند نامرتب و غیردقیق باشد.
با این حال، با مدار های الکترونیکی چاپی، آنتن را می توان به طور مستقیم بر روی سطوح منحنی، مانند نمای بیرونی یک موشک یا فضاپیما چاپ کرد. این زوایای ارسال و دریافت سیگنال ها را افزایش می دهد و به طور قابل توجهی قابلیت های ارتباطی در فضا را بهبود می بخشد.
علاوه بر این، مأموریت‌های آینده می‌توانند از چاپ سنسورهای دما در سراسر سطوح داخلی فضاپیماها بهره ببرند. با سرمایه گذاری در این فناوری، اپراتورهای ماموریت می توانند بهتر درک کنند که گرمایش و سرمایش چگونه بر کل فضاپیما در هنگام برخورد نزدیک با منابع گرمای شدید مانند خورشید تأثیر می گذارد.
کار پیشگام این تیم در زمینه مدارهای الکترونیکی چاپی بی توجه نبوده است. مهندس رایان مک کلند از مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا آینده‌ای را پیش‌بینی می‌کند که در آن می‌توان از الکترونیک چاپی برای افزودن قابلیت به قطعات فضاپیما که توسط هوش مصنوعی طراحی شده‌اند، به نام سازه‌های تکامل‌یافته، استفاده کرد. این قطعات می توانند به صورت سه بعدی پرینت شوند یا حتی در فضا ساخته شوند، که مرزهای اکتشاف فضایی را جلو تر می برد.
با پرتاب موشک SubTEC-9، تیم تحقیقاتی مشتاقانه منتظر لحظه تایید بود. موفقیت این ماموریت، دوام سنسورهای چاپ شده آنها را ثابت می کند و راه را برای طراحی فضاپیما انعطاف پذیرتر و کارآمدتر هموار می کند. مارگارت ساموئلز نتوانست هیجان خود را پنهان کند و گفت: ما واقعاً از این واقعیت که این آزمایش موشک سنسورهای چاپ شده ما را ثابت می کند، هیجان زده هستیم.
