چاپ تجهیزات الکترونیکی روی دیواره‌های فضاپیما

مهندسان ناسا در یک ماموریت جدید فضایی، تجهیزات الکترونیکی را روی دیواره‌های فضاپیما چاپ کردند تا در فضای مورد نیاز برای محموله‌ها صرفه‌جویی کنند.

کد خبر: ۶۳۸۳۱۰

تاریخ: ۰۴ مرداد ۱۴۰۲ - ۱۳:۳۸

به گزارش ایران اکونومیست و به نقل از ناسا، فضاپیماهای کوچک امروزی می‌توانند مجموعه بسته‌بندی‌شده‌ای از حسگرها و تجهیزات الکترونیکی را با خود حمل کنند و آن را به فضا ببرند. چاپ مدارهای الکترونیکی روی دیوارها و ساختار فضاپیماها می‌تواند به ماموریت‌های آینده کمک کند تا محموله‌ها را در بسته‌های کوچکتری با خود ببرند.

مهندسان، مدارهای چاپی هیبریدی را طی یک پرواز موشکی در ۲۵ آوریل از «مرکز پرواز والوپس» ناسا با موفقیت در لبه فضا آزمایش کردند. حسگرهای الکترونیکی دما و رطوبت که روی در محفظه محموله و روی دو پنل متصل به آن چاپ شده بودند، کل ماموریت موشک «ساب‌تی‌ای‌سی-۹»(SubTEC-۹) را زیر نظر داشتند و داده‌هایی را که به زمین ارسال می‌شدند، ثبت می‌کردند.

این آزمایش که توسط «بث پاکت»(Beth Paquette) مهندس هوافضا و «مارگارت ساموئلز»(Margaret Samuels) مهندس الکترونیک «مرکز پرواز فضایی گادرد» ناسا انجام شد، به دنبال اثبات آمادگی برای پذیرفتن تجهیزات الکترونیکی چاپی در فضا بود.

منحصربه‌فرد بودن این فناوری به این دلیل است که می‌توانید حسگر را در جایی که به آن نیاز دارید، چاپ کنید. مزیت بزرگ این است که در فضا صرفه‌جویی می‌کند. تجهیزات الکترونیکی را می‌توان روی سطوح سه‌بعدی با عرض حدود ۳۰ میکرون –نصف عرض یک تار موی انسان- یا کمتر چاپ کرد. این کار می‌تواند مزایای دیگری نیز برای آنتن‌ها و کاربردهای فرکانس رادیویی داشته باشد.

پاکت و ساموئلز با همکاران خود در «مرکز پرواز فضایی مارشال» ناسا کار کردند که جوهر حسگر رطوبت را ابداع کرده‌اند. شرکای آنها در «آزمایشگاه علوم فیزیکی دانشگاه مریلند» نیز مدارها را ابداع کردند.

«برایان بنکس»(Brian Banks) مهندس الکترونیک والوپس گفت: مدارهای چاپی، سطح جدیدی از عملکرد را برای فضاپیماهای کوچک‌تر امکان‌پذیر می‌کنند که هم برای ماموریت‌های فضایی نزدیک زمین و هم برای ماموریت‌های اعماق فضا بسیار رایج‌تر است. فناوری ترکیبی این امکان را فراهم می‌کند تا مدارها در مکان‌هایی ساخته شوند که معمولا برای ماژول‌های الکترونیکی معمولی در دسترس نیستند. همچنین، چاپ روی سطوح منحنی می‌تواند برای محموله‌های کوچک و قابل استقرار سودمند باشد که فضا در آنها بسیار محدود است.

«جیسون فلیشر»(Jason Fleischer) مهندس آزمایشگاه علوم فیزیکی دانشگاه مریلند، مدارهای پرواز روز ۲۵ آوریل را با استفاده از چاپگرهایی طراحی و چاپ کرد که می‌توانند تجهیزات الکترونیکی را نازک‌تر از آنچه چشم انسان می‌بیند، چاپ کنند.

فلیشر گفت: پرتاب ساب‌تی‌ای‌سی-۹، یک نقطه عطف در توسعه آزمایشگاه علوم فیزیکی دانشگاه مریلند و اعتبارسنجی فناوری مدار چاپی بود.

وی افزود: هر بخش باید در طول پرواز کار کند و بازگشت موفقیت‌آمیز داده به این معناست که همه مدارها فعال بوده‌اند و کار می‌کنند. من برای این موفقیت، تکرار کردن آن با یک موشک دیگر و کسب موفقیت‌های بیشتر هیجان‌زده هستم.

این گروه پژوهشی، مدارهای الکترونیکی را روی مواد گوناگون، منحنی‌ها و گوشه‌های فضاپیما و روی قطعات انعطاف‌پذیر چاپ کردند. آنها در پژوهش دیگری، مدارهای الکترونیکی مبتنی بر پرتو ایکس را روی نوارهای انعطاف‌پذیر پلاستیک کاپتون چاپ کردند. این گروه پژوهشی در حال توسعه دستورالعمل‌هایی هستند که پذیرش آنها برای مهندسان ماموریت آسان‌تر باشد.

بهبود در عملکرد

ساموئلز گفت: مدارهای چاپی، مزیت قابل توجهی در قابلیت پیش‌بینی و پایداری اتصالات و طراحی آنتن دارند. ما می‌توانیم آنتن را روی یک سطح منحنی مانند قسمت بیرونی موشک یا فضاپیما چاپ کنیم و تعداد زوایایی را که می‌توانند سیگنال‌ها را در فضا ارسال و دریافت کنند، افزایش دهیم.

اتصالات سنتی آنتن توسط فرآیندی به نام اتصال سیم انجام می‌شوند که یک سیم فلزی را ذوب می‌کند و سپس آن را به تجهیزات الکترونیکی پردازش سیگنال متصل می‌سازد. ساموئلز گفت که این فرآیند ممکن است نامرتب و غیر دقیق باشد و استفاده بهینه از فناوری آنتن دقیق را دشوار کند.

وی افزود: این کار کمی شبیه به کار کردن چرخ خیاطی با نخ فلزی است. نشست‌هایی در مورد مکانیسم‌های شکست احتمالی بندزنی سیمی برگزار شده‌اند. بنابراین، این ایده که بتوان اتصالات چاپی را جایگزین کرد، یک پیشرفت بزرگ است.

پاکت گفت: شاید ماموریت‌های آینده بتوانند حسگرهای دما را در سراسر سطوح داخلی فضاپیما چاپ کنند. چنین ماموریتی می‌تواند بهتر درک کند که گرمایش و سرمایش چگونه بر کل فضاپیما هنگام عبور از نزدیکی خورشید تأثیر می‌گذارند.