La actividad solar impulsa cambios dinámicos en la atmósfera y la ionosfera que pueden afectar el rendimiento y la confiabilidad de los satélites, los sistemas tecnológicos terrestres y los servicios basados ​​en ellos en el entorno espacial cercano a la Tierra. Y este estado se llama clima espacial. El medio principal a través del cual la actividad del Sol se transmite al entorno espacial cercano a la Tierra es el plasma de gran masa conocido como eyecciones de masa coronal, el viento solar, que se produce en forma de un flujo continuo de partículas energéticas cargadas o a gran escala. explosiones instantaneas. Las fuentes de partículas energizadas y energía magnética fuerte también incluyen erupciones solares del espacio exterior y el rayo cósmico galáctico. Partículas energéticas y partículas electromagnéticas de estos procesos. radiaciónque forma el entorno de radiación cercano a la Tierra, se puede dividir en entornos de radiación atrapada y entornos de radiación transitoria.
Reducción del efecto del entorno de radiación en el espacioLas partículas cargadas atrapadas o atrapadas en ciertas regiones del espacio por el campo magnético de la Tierra, como los cinturones de Van Allen, forman el entorno de radiación capturada. El entorno de partículas temporales consiste en partículas energéticas de eventos solares, radiación cósmica galáctica que existe en regiones del espacio interplanetario y cerca de la Tierra. Los satélites y otros sistemas de entrega espacial son vulnerables tanto a partículas energéticas atrapadas como transitorias, principalmente porque están diseñados para operar en el entorno de plasma espacial.
Las partículas energéticas y la radiación electromagnética de las erupciones solares y los rayos cósmicos galácticos pueden bombardear e interactuar con las superficies expuestas de los satélites. A veces tiene suficiente energía para penetrar en sus superficies abiertas con posible acceso a sus componentes eléctricos, electrónicos y electroquímicos. Además de estos efectos, provoca anomalías por fricción atmosférica o por alguna razón, y estas son las siguientes:
• Deterioro de las propiedades críticas de los materiales estructurales,
• Puede representar un peligro para la salud temporal y terminal tanto para los pasajeros de la nave espacial como para los astronautas,
• Puede poner en peligro la aeronavegabilidad de la nave espacial o incluso causar una falla total
• Distorsión orbital acelerada,
• Averías ocasionales e inexplicables en el funcionamiento de partes sensibles,
• Una falla catastrófica que podría terminar abruptamente con la misión de los astronautas y, a veces, del satélite.

Carga de la nave espacial en el entorno espacial

Los electrones que golpean la superficie de la nave espacial en el entorno espacial son más rápidos que sus contrapartes de iones (en comparación con los iones) debido a su masa muy pequeña. Como resultado, el flujo de electrones en el entorno suele ser mayor que el flujo de iones del entorno, lo que da como resultado una carga muy negativa de la nave espacial. La carga de la nave espacial se puede aligerar mediante métodos de emisión de electrones y recuperación de iones. La emisión de electrones es el método por el cual un dispositivo extrae electrones del piso de la nave espacial y los lanza al espacio. La absorción de iones, por otro lado, es el método por el cual los iones positivos alcanzan una nave espacial cargada negativamente para neutralizar las cargas negativas. El primer método es efectivo para reducir la carga negativa de la ubicación de la nave espacial, pero no para las superficies dieléctricas. Como defecto, el proceso es dieléctrico y conductor. tierra puede causar una carga diferente. El segundo método es que la superficie cargada negativamente (ya sea dieléctrica o conductora) y diferencial Es eficaz para reducir la carga. Sin embargo, tiene la desventaja de galvanizar toda la nave espacial con un uso prolongado. Se ha recomendado utilizar una combinación de ambos tipos, ya que cada método tiene una ventaja o desventaja sobre el otro. Otros métodos de reducción incluyen emisión de plasma, colorante parcialmente conductor, emisión de moléculas polares, reflexión especular e irradiación violeta.

Reducción del efecto del entorno de radiación en el espacioEfectos de evento único

Para memorias y dispositivos relacionados con datos, algunos de los enfoques o métodos de reducción de errores incluyen verificación de paridad, codificación de verificación de redundancia cíclica, código Hamming, codificación Reed-Solomon, codificación convolucional y protocolo de superposición. La paridad es un solo bit agregado al final de una estructura de datos, lo que indica si la estructura contiene un número par o impar de uno. El método de paridad cuenta el número de estados lógicos o estados que ocurren en un bus. El método de codificación de verificación de redundancia cíclica se basa en realizar operaciones aritméticas de módulo dos en un flujo de datos dado e interpretar los resultados como un polinomio. Y de esta forma, detecta si se ha producido algún error en una determinada estructura de datos. El método del código de Hamming detecta la ubicación de un solo error y la presencia de múltiples errores en una estructura de datos.
El código Reed-Solomon puede detectar y corregir errores múltiples y secuenciales en una estructura de datos. La codificación convolucional también puede detectar y corregir múltiples errores de bit. Sin embargo, se distingue de la codificación de bloques porque intercala la sobrecarga o verifica los bits en el flujo de datos real, en lugar de agruparse en palabras separadas al final de la estructura de datos. Los errores en los dispositivos relacionados con el control también se pueden reducir utilizando algunos de los métodos mencionados. Para dispositivos relacionados con el control con desafíos complejos, un enfoque de mitigación más efectivo es la mitigación basada en software que involucra, por ejemplo, circuitos de integración a gran escala o microprocesadores, tareas o subrutinas denominadas salud y seguridad. Las tareas de salud y seguridad pueden realizar una limpieza de memoria mediante paridad o algún otro método en dispositivos de memoria externos o registros incluidos en el microprocesador. En métodos de reducción de software, micro internoprocesador Los temporizadores también se pueden usar para ejecutar un temporizador de vigilancia o para eludir la salud y la seguridad.

Dosis ionizante total

La dosis ionizante total en el sistema de satélite puede reducirse mediante métodos como el blindaje, la reducción de potencia y el diseño de circuitos de protección. El blindaje es el proceso de proteger la nave espacial (y los pasajeros) de la radiación ionizante utilizando una configuración de materiales grandes adecuados. La atenuación se refiere a las técnicas generalmente utilizadas en energía eléctrica y dispositivos electrónicos, en las que los dispositivos funcionan con una disipación de potencia máxima inferior a su valor nominal, teniendo en cuenta la temperatura del cuerpo o de la carcasa, la temperatura ambiente y el tipo de mecanismo de refrigeración utilizado. Este método puede aumentar el margen de seguridad de la pieza entre los límites de diseño de la pieza y las tensiones aplicadas y, en consecuencia, la pieza. El endurecimiento a nivel de diseño de componentes críticos en satélites también es un método válido, pero esta ha sido la práctica de los fabricantes de satélites. Estos métodos también se pueden utilizar para reducir el daño por desplazamiento, ya que el efecto también es acumulativo, por lo que el daño por desplazamiento es similar a la dosis ionizante total.
Reducción del efecto del entorno de radiación en el espacioOtro enfoque de mitigación importante implica el desarrollo de un modelo ambiental apropiado que pueda imitar los escenarios complejos esperados en condiciones ambientales espaciales extremas. Un modelo bien logrado o más complejo debe tener en cuenta los efectos individuales de varios mecanismos de forzamiento solar que provocan fluctuaciones en la intensidad ionizada y neutra. Otro enfoque de mitigación muy importante a considerar es energía solar desarrollo de un sistema integral de alerta de incidentes. Aunque la actividad solar se puede predecir con días de antelación, es difícil determinar los niveles de influencia sobre el satélite y el entorno terrestre.
Por lo tanto, es necesario un seguimiento eficaz de la actividad solar para predecir las respuestas atmosféricas o ionosféricas a los eventos solares y sus consecuencias sobre el satélite en órbita. Después de todo, la evaluación orbital y la órbita del satélite también son importantes. Los satélites de órbita terrestre media y de órbita fija están sujetos a los efectos del cinturón de radiación exterior de Van Allen. Los satélites en órbita terrestre baja se encuentran con las corrientes más densas de partículas en la Anomalía del Atlántico Sur, considerada la región principal donde las naves espaciales reciben la mayor parte de la exposición a la radiación durante las misiones de los vuelos espaciales.

Referencias:
researchgate.net/publication/281585445_Space_environment_effect_on_earth_observation_satellite_instruments
nap.edu/read/10477/chapter/7

Escritor: Ozlem Guvenc Agaoglu

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