Una nueva era en productos espaciales - Tolerancia a la radiación

Los últimos avances han hecho que hacer negocios en el espacio sea cada vez más factible para una base cada vez más amplia de empresas. Un mercado que antes estaba compuesto únicamente por grandes contratistas de defensa y gobiernos nacionales se ha visto alterado por una lista creciente de empresas comerciales decididas a desplegar un negocio más allá de los confines de nuestro hogar terrestre. Este cambio de paradigma también está impulsando nuevos desarrollos en productos espaciales que tendrán un efecto dramático y emocionante en el tamaño y el rendimiento de las naves espaciales para todos los clientes en el futuro.

Prometedoras empresas comerciales llenan las noticias con informes de enormes inversiones en tecnología espacial. El coste del lanzamiento ha descendido al nivel más bajo de la historia, ya que las empresas desarrollan nuevos enfoques para los vehículos de lanzamiento. Se están realizando inversiones de hasta 1.000 millones de dólares en el despliegue de constelaciones de satélites en la órbita terrestre baja (LEO) para conectar a las personas en los rincones más remotos del planeta. Otros enfoques para aumentar la conectividad a Internet son los vehículos aéreos no tripulados (UAV) de gran altura. Estos enfoques requieren más piezas integradas para construir plataformas más pequeñas y ligeras para lograr sus objetivos.

Está claro que la demanda de innovación en productos espaciales nunca ha sido mayor. Linear Technology tiene una larga trayectoria en el espacio, proporcionando la máxima calidad, fiabilidad y resistencia a los efectos nocivos de la radiación en el espacio. Nuestra línea heredada de productos endurecidos por radiación (RH) es bien conocida en la industria por estar endurecida a más de 200 krad, lo que hace que estos productos sean adecuados para las órbitas más difíciles. Para acelerar el desarrollo de nuevos productos, nos asociamos con dos empresas líderes en envasado hermético. Estos socios nos han ayudado a centrarnos en el desarrollo de circuitos integrados, mientras que ellos aportan su competencia básica en envases herméticos y proporcionan productos tecnológicamente avanzados y en envases más pequeños y térmicamente eficientes.

Linear Technology es conocida por desarrollar nuevos circuitos integrados para el mercado comercial que permiten a nuestros clientes diseñar productos más pequeños y eficientes, pero la transición de estos productos a productos RH aptos para el espacio es compleja y requiere mucho tiempo. La gran mayoría de los nuevos CI se construyen con procesos BiCMOS que permiten combinar lo mejor de las tecnologías bipolar y CMOS. Sin embargo, desde la perspectiva de la tolerancia a la radiación, estos dispositivos BiCMOS requieren que caractericemos y mitiguemos los efectos de la dosis ionizante total (TID), así como los efectos de un solo evento (SEE). Esto aumenta el tiempo de desarrollo de los nuevos productos en un momento en que necesitamos lanzarlos más rápidamente.

Otro factor que impulsa el desarrollo de nuevos productos es el embalaje, ya que muchos de ellos se diseñan con un embalaje único que mejora el rendimiento del CI comercial. En algunos casos, la transición de un producto comercial al espacio resulta inviable cuando su rendimiento está directamente relacionado con el envase no hermético existente. Pueden ser problemas con efectos parasitarios adicionales que requieran el desarrollo de un nuevo envase hermético completo, un costoso rediseño del envase posterior, o la adquisición de nuevos y muy complejos sistemas de prueba y manipulación. Sea cual sea el problema, ofrecemos productos comerciales existentes que antes no tenían ninguna posibilidad de convertirse en productos espaciales porque la inversión era demasiado grande para justificarla.

Afortunadamente, hay otras fuerzas en juego que nos permitirán desarrollar productos más avanzados con mayor rapidez. La primera es que los requisitos de dosis de radiación total de la LEO son menores que los de las órbitas tradicionales, por lo que es aceptable un producto que pueda cumplir una tolerancia de 30-50 krad. El segundo es el apoyo a la idea de hacer volar módulos encapsulados de plástico (PEM) al espacio, una idea que hasta hace poco ha sido recibida con total desdén por los directores de piezas y los ingenieros de EEE. No será fácil, pero si se hace bien y es aceptado por la comunidad espacial, abrirá la puerta a mejoras espectaculares en el rendimiento, así como a reducciones en el tamaño, peso y potencia (SWAP) de las naves espaciales.

Producir PEMS calificados para el espacio de la más alta calidad y fiabilidad es crucial para nuestro éxito compartido. Las principales agencias espaciales de todo el mundo tienen desde hace tiempo especificaciones para el posprocesamiento de los PEM con el fin de calificarlos para su uso en el espacio. La comunidad espacial se ha resistido durante mucho tiempo al uso de los PEM debido a los riesgos e incertidumbres inherentes al proceso, como la trazabilidad de los lotes, la validez de los resultados de las pruebas de radiación, la correlación de los programas de pruebas y la falta de garantía y apoyo del fabricante. La realización de las pruebas es costosa y requiere mucho tiempo, y conlleva el riesgo de que se produzcan fallos en los lotes, lo que obliga al diseñador a reiniciar el proceso con una pieza diferente, añadir blindaje o incluir otras técnicas de mitigación que añaden coste y peso. Si, como fabricante, ofrecemos un producto PEM calificado para el espacio, estos riesgos se reducen considerablemente. También abre la posibilidad de mejorar significativamente el calendario de construcción si el producto que ofrecemos está en stock.

Nuestro flujo tolerante a la radiación (RT) combina la selección y la cualificación de la calidad y la fiabilidad con la caracterización y el aseguramiento de la radiación. El flujo combinado proporciona una batería de pruebas que supera el nivel de cualificación y control impuesto a los productos herméticos existentes con calificación espacial. También incluirá la caracterización de la radiación para el TID y el SEE y la calificación de los lotes para el TID. El trabajo necesario es considerable y el precio unitario debe reflejarlo. Aun así, las ventajas de rendimiento y las reducciones de tamaño, peso y potencia con respecto a los productos existentes calificados para el espacio, combinadas con la garantía de calidad y radiación, justificarán con creces el coste y permitirán que las futuras naves espaciales ofrezcan un mayor rendimiento a un coste total menor que nunca.

Somos plenamente conscientes de que no todas las misiones podrán aceptar productos PEM. Por lo tanto, seguiremos desarrollando productos avanzados similares para su uso en envases herméticos cuando los retos de envasado mencionados anteriormente resulten manejables. Seguiremos desarrollando nuestra asociación con nuestros socios de embalaje para introducir productos herméticos tolerantes a la radiación (RT) y resistentes a la radiación (RH).

Para centrar nuestros esfuerzos en los productos que realmente transformarán tu futura nave espacial, nos gustaría saber tu opinión. Indícanos qué productos de Linear Technology afectarían más dramáticamente al SWAP y al rendimiento de tu nave espacial. Puede tratarse de pequeñas reducciones multiplicadas por muchos usos en una nave espacial o de productos que integran muchas funciones y características de protección en un único componente utilizado en sólo unas pocas naves espaciales. Nuestro futuro desarrollo de productos estará determinado en gran parte por la demanda de los clientes