تقنية GaN تُحدث ثورة في البعثات الفضائية: تعزيز الكفاءة والموثوقية والاستدامة
[ad_1]
شهد مجال استكشاف الفضاء تطورات ملحوظة في السنوات الأخيرة، مع التركيز على تطوير التقنيات التي تعمل على تحسين الكفاءة والموثوقية والاستدامة. أحد هذه الابتكارات التي غيرت قواعد اللعبة هي تقنية Gallium Nitride (GaN)، التي اكتسبت قوة جذب سريعة في مجال تطبيقات إلكترونيات الطاقة. توفر أجهزة GaN مجموعة كبيرة من المزايا التي تتوافق بشكل جيد مع متطلبات صناعة الفضاء، وتتعامل مع التحديات المتعلقة بالموثوقية، والقدرة على البقاء الإشعاعي، والتراث الفضائي. يستكشف هذا المقال كيف تعمل تقنية GaN على تحويل المهام الفضائية من خلال توفير حلول تعمل على تحسين الأداء وتقليل النفايات والمساهمة في بيئة فضائية أكثر استدامة.
التحديات والحلول
الموثوقية هي أحد الاهتمامات الأساسية عند اعتماد تقنيات جديدة للتطبيقات الفضائية. لقد عالجت تقنية GaN هذا التحدي بشكل فعال من خلال مجموعة من العوامل. أولاً، تم نشر تقارير موثوقية واسعة النطاق تحدد آليات الفشل والنماذج التنبؤية، مما يوفر رؤى قيمة حول سلوك الجهاز في ظل الظروف القاسية. بالإضافة إلى ذلك، تستخدم EPC Space، وهي شركة رائدة في مجال GaN، عمليات فحص وتأهيل صارمة لمنتجات الرحلات الفضائية الخاصة بها. تضمن هذه التدابير أن أجهزة GaN تلبي معايير الموثوقية الصارمة المطلوبة للبعثات الفضائية.
“لقد تم نشر تقارير الموثوقية، انظر هنا التي توضح وتشرح آلية الفشل بالإضافة إلى إنشاء نماذج تنبؤية. تم تصميم منتج EPC Space لصلابة الإشعاع ويتم اختبار كل رقاقة على عينة إشعاع قبل شحنها إلى العميل. قال بيل لازار، الرئيس التنفيذي لشركة EPC Space، في مقابلة مع Power Electronics News: “منذ عام 2017، تمتلك EPC Space العديد من GaN HEMT التي تحلق في مدارات LEO وGEO”.
يشكل التعرض للإشعاع تهديدًا كبيرًا للمكونات الإلكترونية في الفضاء. تم تصميم أجهزة GaN خصيصًا لإظهار صلابة الإشعاع، خاصة ضد تأثيرات الحدث الفردي (SEE). تخضع منتجات GaN الخاصة بشركة EPC Space لاختبار عينات الإشعاع قبل الشحن، مما يؤكد مرونتها في البيئات عالية الإشعاع. هذه القدرة ضرورية لمختلف التطبيقات، مثل مهمات الأقمار الصناعية ومشاريع السكن القمري التي تنطوي على التعرض لمستويات مرتفعة من الإشعاع.
إن إنشاء مصداقية التكنولوجيا وتاريخ أدائها في الفضاء أمر بالغ الأهمية لاعتمادها على نطاق واسع. أثبتت EPC Space قدرات تكنولوجيا GaN الخاصة بها من خلال نشر أكثر من 130,000 GaN من ترانزستورات التنقل عالية الإلكترون (HEMTs) في مدار أرضي منخفض (LEO) ومدار أرضي ثابت بالنسبة إلى الأرض (GEO) منذ عام 2017. هذا التراث الفضائي الواسع يعزز سمعة أجهزة GaN باعتبارها موثوقة و مكونات قادرة على المهام الفضائية الصعبة.
التكامل في رؤية الفضاء
تحرص كل من وكالات الفضاء والصناعات الأوروبية والأمريكية على دمج أجهزة GaN في التطبيقات الفضائية. وفقًا لازار، تتعاون EPC Space مع منظمات مثل NASA وDLA وESA لتوحيد إجراءات اختبار وفحص تكنولوجيا GaN. يدل هذا الجهد التعاوني على الاهتمام المتزايد والثقة في قدرة GaN على تعزيز المهام الفضائية.
تتوافق تقنية GaN بسلاسة مع الرؤية طويلة المدى لاستكشاف الفضاء ومهام الأقمار الصناعية. إن أدائها الإشعاعي المتفوق يجعله مرشحًا مثاليًا لتطبيقات مثل مفاعلات الانشطار القمري واستكشاف الفضاء السحيق. من المتوقع أن تلعب قدرة أجهزة GaN على تحمل مستويات عالية من التعرض للنيوترونات دورًا حيويًا في ضمان موثوقية الأنظمة الحيوية في هذه المشاريع الطموحة.
فرص توفير التكاليف
تعمل أجهزة GaN بترددات أعلى، مما يؤدي إلى تقليل أحجام مغناطيسات محولات الطاقة وحزم الأجهزة الأصغر بشكل عام. توفر هذه التخفيضات في الحجم وفورات كبيرة في تكلفة حمولات الأقمار الصناعية من خلال تحسين استخدام المساحة. علاوة على ذلك، فإن ميزة الكفاءة المتأصلة في GaN، والتي تظهر من خلال زيادة بنسبة 2% مقارنة بالسيليكون التقليدي، تساهم في تقليل استهلاك الطاقة وإطالة عمر المهمة.
الاستدامة والأثر البيئي
تساهم متانة تقنية GaN في البيئات القاسية في إطالة عمر المكونات. تؤدي القدرة على تحمل التعرض للإشعاع والظروف القاسية إلى تقليل أعطال المكونات واستبدالها، مما يقلل من النفايات الإلكترونية الناتجة عن البعثات الفضائية. برزت تقنية نيتريد الغاليوم (GaN) كقوة تحويلية في صناعة الفضاء، حيث تتصدى للتحديات الحاسمة بينما تتماشى مع أهداف الاستدامة والكفاءة في القطاع. من خلال التقدم في الموثوقية، وبقاء الإشعاع، والتراث الفضائي، اكتسبت تقنية GaN ثقة وكالات الفضاء والصناعات. إن قدرتها على تحسين الكفاءة وتقليل النفايات والمساهمة في الاستدامة الشاملة للبعثات الفضائية تجعلها أصلاً لا غنى عنه في تشكيل مستقبل استكشاف الفضاء. مع استمرار تطور تقنية GaN، من المتوقع أن ينمو دورها في المهمات الفضائية، مما يبشر بعصر جديد من الإلكترونيات الفضائية الموثوقة والفعالة.
ترانزستورات GaN الجديدة ذات الصلابة العالية
قدمت EPC Space ترانزستورات GaN جديدة ذات مقاومة منخفضة للغاية وقدرة تيار عالية لحلول كثافة الطاقة العالية التي تكون أقل تكلفة وأكثر كفاءة من أقرب MOSFET السيليكون المقاوم للإشعاع. هذه الأجهزة محاطة بحزم محكمة ذات آثار أقدام صغيرة للغاية.
EPC7020G هو 200 فولت، 14.5 متر أوم، 200 أمبيرنابض ترانزستور نيتريد الغاليوم المقسى بالإشعاع، في حين أن EPC7030G هو 300 فولت، 32 مللي أوم، 200 أمبيرنابض ترانزستور GaN المقاوم للإشعاع. تنضم هذه المكونات إلى EPC7019G بقدرة 40 فولت و4.5 مللي أوم وEPC7018G بقدرة 100 فولت و4.5 مللي أوم لمعالجة تطبيقات مثل مصادر الطاقة للأقمار الصناعية ومعدات المهام الفضائية، ومحركات المحركات الآلية، وعجلات الأجهزة والتفاعل، ومسبارات الفضاء السحيق. تبلغ مساحة العبوة المحكمه لعائلة المنتج هذه أقل من 45 ملم2.
تكمل أجهزة نيتريد الغاليوم المقوية بالإشعاع التي تم طرحها حديثًا عائلة “G-package” ذات التيار العالي لحلول تحويل الطاقة في البيئات الفضائية الحرجة وغيرها من البيئات عالية الموثوقية.
تدعي EPCS Space أن عائلة G-Package توفر أقل مقاومة للإشعاع من أي ترانزستور معبأ مقوى بالإشعاع متوفر حاليًا. توفر هذه الأجهزة مكونات مهمة للمهام ذات درجة أعلى من الجدارة، وحجم أصغر بكثير، وتكلفة أقل من حلول السيليكون الصلبة البديلة للفضاء والأسواق الأخرى ذات الموثوقية العالية.
[ad_2]
