Bugünkü küçük uzay araçları, sensörleri, rehberlik ve kontrol sistemlerini ve işletim elektroniğini mevcut her boş alana yerleştiriyor. Elektronik devreleri uzay araçlarının duvarlarına ve yapılarına basarak gelecekteki görevlerin daha küçük paketlerde daha fazlasını yapmasına yardımcı olabilir.
Mühendisler, 25 Nisan’da NASA’nın Virginia’daki Chincoteague yakınlarındaki Wallops Uçuş Tesisi’nden gerçekleştirilen bir sesli roket uçuşunda hibrid basılı devreleri başarıyla uzayın sınırında test ettiler. Elektronik sıcaklık ve nem sensörleri, yükleme bölmesi kapısına ve iki ekli panele basıldı ve tüm SubTEC-9 sesli roket görevini izledi, veriler yerde yayınlandı.
NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nden havacılık mühendisi Beth Paquette ve elektronik mühendisi Margaret Samuels tarafından gerçekleştirilen deney, basılı elektronik teknolojisinin uzayda kullanıma uygunluğunu kanıtlamayı amaçladı.
Samuels, “Bu teknolojik benzersizliği ihtiyacınız olan yere gerçekten bir sensör basabilme yeteneği oluşturuyor,” dedi. “Büyük fayda, yer tasarrufu sağlamasıdır. 30 mikron civarında izleri – insan saçının yarısı genişliğinde veya bileşenler arasında daha küçük – 3 boyutlu yüzeylere basabiliriz. Antenler ve radyo frekans uygulamaları için diğer faydalar sağlayabilir.”
Alabama’daki NASA Marshall Uzay Uçuş Merkezi’ndeki meslektaşları ile işbirliği yaptılar, burada nem algılama mürekkebi geliştirildi. Maryland Üniversitesi Fizik Bilimleri Laboratuvarı (LPS) ortakları devreleri oluşturdu.
Basılı devreler, hem yakın Dünya hem de derin uzay görevleri için giderek yaygınlaşan daha küçük uzay araçları için yeni bir işlevsellik seviyesi sunar, dedi Wallops elektronik mühendisi Brian Banks. “Hibrid teknoloji, geleneksel elektronik modüller için genellikle mevcut olmayan konumlarda devrelerin üretilmesine olanak tanır,” dedi Banks. “Eğimli yüzeylere baskı yapmak, uzayın çok sınırlı olduğu küçük, açılabilir alt-yükler için de yardımcı olabilir.”
LPS mühendisi Jason Fleischer, Nisan uçuşu için elektronik izleri insan gözünün görebileceğinden daha ince basabilen yazıcıları kullanarak tasarladı ve bastı.
SubTEC-9 fırlatma, LPS’nin basılı devre teknolojisinin geliştirilmesi ve doğrulamasında bir dönüm noktası olarak nitelendirdi.
Fleischer, “Her parçanın uçuş boyunca çalışması gerekiyor,” dedi. “Başarılı bir veri dönüşü, tüm devrelerin çalıştığı anlamına gelir. Bu başarının yanı sıra bir rokete daha binip daha fazla başarıya ulaşmayı dört gözle bekliyorum.”
Ekip, çeşitli malzemeler üzerine elektronik devreler basmıştır, eğrilerin ve köşelerin etrafına ve esnek parçalara basmıştır. Başka bir araştırmada, esnek Kapton plastik şeritlere X-ışını cihazları bastılar. Ekip, görev ve enstrüman mühendislerinin bu devreleri benimsemesini kolaylaştırmak için kılavuzlar geliştiriyor.
Fonksiyon ve Performansta İyileştirmeler
Basılı devreler, anten bağlantılarında ve tasarımında öngörülebilirlik ve istikrar sağlamada önemli bir avantaj sunar, dedi Samuels. “Anteni roket veya uzay aracının dışı gibi eğri bir yüzey üzerine basabiliriz, bu da uzayda sinyal gönderip alabileceği açıları artırır.”
Geleneksel anten bağlantıları, bir süreç olan tel bağlamayla yapılır, bu süreç bir metal telin antene eritilmesini ve ardından sinyal işleme elektroniğine bağlanmasını içerir. Süreç dağınık ve kesin olmayabilir, Samuels dedi ki bu, hassas anten teknolojisinin en iyi şekilde kullanılmasını zorlaştırır.
“Bu biraz da metalden iplikle dikiş makinesine benziyor,” dedi. “Tel bağlama süreçlerinden kaynaklanan potansiyel hata mekanizmalarına odaklanan tüm konferanslar var. Bu süreci basılı bağlantılarla değiştirebilme fikri, bu nedenle büyük bir iyileşme.”
Paquette, gelecekteki görevlerin iç yüzeylerine sıcaklık sensörleri basabileceğini söyledi. Küçük bir yatırım için, böyle bir görev örneğin Güneş’e yakın geçerken tüm uzay aracının nasıl ısındığını ve soğuduğunu daha iyi anlayabilirdi.
Çalışmaları, Maryland’daki NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nde havacılık mühendisi olan Ryan McClelland’ın dikkatini çekti. McClelland, Yapay Zeka tarafından tasarlanmış Uyumlu Yapılar adlı uzay aracı parçalarını NASA’nın kullanımına sunan öncülerden biridir. “Basılı elektroniklerini AI tarafından tasarlanmış ve 3D olarak basılmış parçalara veya hatta yörüngede üretilen parçalara eklemek için kullanabileceğinizi düşünüyorum.”
SubTEC-9 fırlatmasını izlerken, ekip deneylerini ve verilerini kurtarma fırsatının yanı sıra uzay aracı tasarımında yeni esneklik sunabilecek bir teknolojiyi ilerletmekten büyük mutluluk duydu.