Uzay Radyasyonunun Elektronik Devreler Ve Uydu Sistemleri Üzerine Etkileri, Radyasyona Karşı Güçlendirme-1 - TAMSAT-Amatör Uydu Teknolojileri Derneği

Uzay Radyasyonunun Elektronik Devreler Ve Uydu Sistemleri Üzerine Etkileri, Radyasyona Karşı Güçlendirme-1

 Fatma Nur AKI, TA2AKI
 31 Mayıs 2012

TAMSAT Amatör Uydu Teknolojileri Derneği olarak üzerinde çalıştığımız 3U uydu yapısı ilgili geliştirmeler hızla devam ederken, teorik bazı bilgilerin de tazelenmesi ve araştırılması gerekmektedir. Özellikle radyasyon ortamı, uydu ve haberleşme sistemlerinin bundan etkilenmesi, radyasyon ve uzayın diğer koşullarına uygun devrelerin ve koruma sistemlerinin düzenlenmesi uydu teknolojisi için en önemli konuların başında gelmektedir. Bu konuda fizikçiler, malzeme bilimciler, mühendisler, uzman ve gönüllü birçok kurum çalışmalarını yürütmeye devam etmekteler. 

Gelişen teknoloji ile birlikte, problemlere farklı çözümler de bulunmaya çalışılıyor. Bir uyduyu uzaya gönderdikten sonra geri dönüşünüz olmayacağı için, gelecekte olabilecek en küçük bir problemi dahi kestirerek önlemler almaya çalışmak, mühendislik açısından çok iyi bir iş çıkarmak demektir. Dolayısı ile uydu çalışmaların da tasarlanan elektronik sistemlerin gerçekten mükemmele yakın ve hangi koşulda ne tepki verebileceği tahmin edilebilen sistemler olması gerekir. Zaman içerisinde uydu sistemlerinde problem çıkaracak en önemli sebeplerden biri ise uzay ortamındaki yoğun radyasyondur. Bu radyasyon ortamına, çok düşük çekim kuvveti, düşük sıcaklık, yüksek ivmeler ve maruz kalınan vibrasyonlar ve çok düşük basıncı da eklerseniz.

Gerçekten çok zor koşullarda kendisinden beklenen performansı arızalanmadan devam ettirebilecek bir elektronik sistem tasarlamanız gerekmektedir. Dolayısı ile herbir uydu ve uzay aracı birer üst düzey mühendislik tasarımı ve ürünüdür.

Şekil-1. Uzay ortamı için elektronik malzemeler özel ortamlarda üretiliyor ve mutlaka test ediliyor.

Uzay radyasyonunun elektronik devre elemanları ve uydular üzerine etkileri üzerine yapılan araştırmalarda ne yazık ki Türkçe çok az sayıda kaynağa ulaşabilmektedir. Ancak bu konudaki yabancı kaynaklar, özellikle 1970’lerden itibaren hızla çoğalmakta ve sürekli güncel bilgiler yayınlanmaya devam ediyor. Uzay ortamındaki etkilerden %100 korunabilmek mümkün olamadığı için teknolojik gelişmelerin gidişatı, uzay ortamında çalışmaya uygun malzemeleri kullanarak elektronik devreler tasarlamaya yönelmiş durumda diyebiliriz.Yapılan incelemelerde radyasyona karşı korunma yöntemleri ile birlikte genelde uzay ortamında kullanılmak için özel olarak radyasyona karşı güçlendirilmiş (rad-hard) devre elemanlarının üretildiğini ve kullanıldığını da görüyoruz.

Uzay radyasyonu ve elektronik sistemler ile ilgili araştırmamızın girişkısmında, öncelikle radyasyon kavramının ne olduğunu ve uzay ortamında uyduyu hangi tür radyasyonların beklediğini özetlemeye çalışacağız. Gelecek yazılarımızda ise çeşitli kaynaklardan derlediğimiz bilgiler ile, radyasyonun elektronik devreler ve küçük uydular üzerindeki etkilerini, radyasyona karşı güçlendirme ve korunma yöntemlerini güncel verilere dayanarak sizlere aktaracağız.

Yazıda geçen birimler, kısaltmalar ve teknik terimler okuyucuyu bilgilendirmek amacı ile kısaca açıklanmıştır. Yine de konu ile ilgili herhangi bir sorunuz veya eleştiriniz olursa lütfen science[at]tamsat.org.tr e-posta adresine sorularınızı iletiniz.

Küçük uydular ve uydu sistemleri, yüksek irtifa uçuş araçları başta olmak üzere; birçok araç, bu araçlarda bulunan gereçler ve yapılarında bulunan birçok elektronik malzeme gerek uzay radyasyonundan, gerekse çeşitli kaynaklardan yayınlanan elektromanyetik radyasyonlardan etkilenmektedir. Bu etkilere karşı dirençli ve dayanıklı malzemelerin tasarlanması ve bu etkilere karşı hassas olan malzemeleri koruyacak kaplama ve benzeri koruma sistemlerinin geliştirilmesi günümüzün güncel AR-GE konuları arasındadır. Ülkemizde de özellikle nanoteknoloji araştırmalarında radyasyona dayanıklı ürünler geliştirilmektedir[Bknz. Örnek Haber: 1].

Örnek haberimizde ismi geçen Prof.Dr.Ekmel Özbay hakkında biraz daha detay verelim. 2005 yılında 5 ayrı araştırma grubuna verilen ABD Escartes Bilim Ödülü’nü kazanan ekiplerden biri de, TÜBA Asli Üyesi-Bilkent Üniversitesi Nano Teknoloji Araştırma Merkezi Direktörü ve Fizik Bölümü öğretim üyesi Prof.Dr.Ekmel Özbay’ın EXEL grubudur. Negatif meta malzemeleri deneysel olarak dünyada ilk kez üreten ve bu tür malzemelerin varlığını ispateden Bilkent Grubu yeni birbilimsel araştırma alanının doğmasına öncülük etmektedir. [11]

Metamalzemeler doğada bulunmayan ama üretilebilen ve ışık kırılma özellikleri negatif olan malzemelerdir. Metamalzemeler Londra Imperial College’da çalışan Prof. Sir John Pendry tarafından teorik olarak 2000 yılında ortaya atılmıştır. Daha sonra bu malzemelerin deneysel olarak varlığı, bakır tel ve yarık halka rezonatörlerinden oluşan sistem için Prof. Schultz ve ekibi tarafından 2001 yılında; dielektik fotonik kristallerde de ilk kez Prof. Dr. Ekmel Özbay ve ekibi tarafından 2003 yılında gösterilmiş ve imal edilmiştir. EXEL proje grubu Yunanistan’dan Prof. Costas Soukoulis, Türkiye’den Prof. Dr. Ekmel Özbay, İngiltere’den Prof. John B. Pendry, Almanya’dan Prof. Martin Wegener ve ABD’den Prof. David R. Smith’den oluşmaktadır [11]. İlgilenen okuyucularımız haberin devamını bakarak malzemelerin özellikleri hakkında detaylı bilgi alabilirler. Bu malzemeler günümüzde uzay teknolojisinde de kullanılmaktadır.

Uydulara geri dönecek olursak, bildiğiniz gibi yakıtı ile birlikte kütlelerine göre sınıflandırıldığında 1000 kg’a kadar ağırlıktaki uydular “küçük uydu” (smallsatellite) olarak kabul edilmektedir (Küçük uydularda kendi aralarında mini, mikro, nano uydu gibi sınıflara da ayrılırlar). Küçük uyduların en önemli özellikleri, geliştirilme ve üretim sürelerinin büyük uydulara göre çok daha kısa olmasıdır. Bir küçük uydunun yapım süreci ortalama 6–36 ay sürebilir. Teknolojisinin sürekli gelişimi ile gittikçe daha küçük, performansı daha iyi olan, hafif ve dayanıklı sistemler kullanılmaya devam etmektedir.

Elektronik devre ve malzemelerin radyasyona karşı güçlendirilmesi, “Radiation Hardening”, radyasyondan korunması, radyasyona karşı kalkan gibi bir malzeme ile korunması “Radiation Shielding” olarak isimlendirilir. Bu konularda yapılan birçok araştırma ile her geçen gün radyasyona karşı daha iyi korunmuş ve daha dayanıklı sistemler ile uzay uçuşlarına uygun malzemeler geliştirilmekte; bununla birlikte bir yandan üretilen yeni hassas ve daha küçük elektronik devreler için ise yeni koruma ve güçlendirme yöntemlerinin bulunması gerekmektedir.

Uzay araştırmaları konusunda gerek insan sağlığı, gerekse araç-gereçlerin bozulmamaları için radyasyondan korunma güncel bir konu olarak yerini korumaktadır. Yeri gelmişken birçok kurumun özel programlar ile bu konuda eğitime büyük önem verdiğini de hatırlatmakta fayda var.

İlgilenenler için birkaç web linki paylaşalım:
NASA    : http://www.nasa.gov
SPENVIS: http://www.spenvis.oma.be/

I) ZARARLI RADYASYON KAYNAKLARI VE RADYASYON TÜRLERİ

Bir çoğumuz belki farkında değiliz ama insanoğlu var olduğundan beri radyasyon hayatımızın bir parçasıdır, onunla doğup, onunla büyüyoruz.Örneğin güneşten gelen radyasyonların zararlı olanlarının çoğu manyetosfer tarafından geri yansıtılır, atmosfer tabakasında tutulur ancak diğer bir büyük kısmı da dünyamızı aydınlatan ve ısıtan güneş ışığını oluşturur.

Radyasyon kelimesi; en kısa ve en genel şekliyle elektromanyetik dalgalar veya hızlı parçacıklar şeklinde yayılan enerji olarak tanımlanabilir.

Radyasyon etkilerine göre iki türe ayrılmaktadır: Birinci tür: İyonlaştırıcı, ikinci tür ise iyonlaştırıcı olmayan radyasyondur. Sıklıkla bu iki tür birbirine karıştırılmaktadır. Mikrodalgalar, baz istasyonları, telsiz ve cep telefonlarından yayınlanan elektromanyetik dalga türleri iyonlaştırıcı radyasyon değildir. Elektromanyetik radyasyonlar (yüksek enerjili Gama ve X ışımaları haricinde) iyonlaştırıcı değildir.

Şekil-2. İyonlaştırı olan ve iyonlaştırıcı olmayan radyasyon türleri.

İyonlaştırıcı Radyasyon

Madde ile etkileştiğinde elektrik yüklü parçacıklar veya iyonları oluşturarak iyonizasyon meydana getiren X-ışınları ile radyoaktif maddelerden yayılan Alfa, Beta, Gama ışınları gibi radyasyonlar, “iyonlaştırıcı radyasyon” olarak tanımlanır.

İyonlaştırıcı Radyasyon Türleri: Alfa radyasyonu, Beta radyasyonu, Gama radyasyonu, X-ışınları, nötron radyasyonu ve kozmik radyasyondur [2].

Elektronik devreler üzerinde hasar oluşturan radyasyon türü genel olarak iyonlaştırıcı radyasyondur.

Şekil-3. Çeşitli malzemeler içerisine radyasyonların nüfuz etme durumları karşılaştırılır ise, Alfa ışıması kağıt kalınlığında bir malzemeyi geçemezken, Beta ışıması kalınca bir plastik malzeme, Gamma ve X ışınları kurşun bloklar ile ve nötron ışıması ise kalın beton bloklar ile durdurulabilir.

Şekil-4. Radyasyonun etkileri ve absorbsiyon (soğrulma) dozlarına göre farklı birimler kullanılabilir. Elektronik devreler için “Rad” veya “Gray” birimi daha sık kullanılır. Rad: Soğrulmuş doz birimi olup; Işınlanan maddenin 1 kg’ına 10-4 joule’lük enerji veren radyasyon miktarı demektir. (1 Gy = 100 rad) [3].

1.1. UZAY ORTAMINDAKI RADYASYON KAYNAKLARI VE ETKİLERİ

Atmosferin üst tabakalarından itibaren, yoğun bir radyasyon bombardımanı ile karşılaşırız. Çoğunlukla iyonlaştırıcı olan ve yüksek enerjili bu radyasyonların en büyük kaynaklarından biri güneştir.

Şekil-5. Uzay ortamında güneş rüzgarı ve benzeri diğer etkilerin sonucunda çok değişken ve tehlikeli boyutlarda radyasyon bulunmaktadır.

Şekil-6. Güneş patlamaları dolayısı ile yoğun bir radyasyon bulutu dünyaya doğru yol alıyor, dünyanın etrafındaki manyetosfer bu zararlı ışınların çoğunu karşılamaktadır [4].

(http://www.aero.org/publications/crosslink/winter2000/03.html)

Şekil 6’ da da görülen radyasyonun aslında radyo amatorleri icin de özel bir önemi var. Çünkü orta frekans bandında radyo sinyallerinin yayılımı (MF: 300kHz-3MHz), yüksek frekans (HF: 3MHz-30MHz) ve hatta çok yüksek frekans bandı (VHF: 30MHz-300MHz) bile büyük ölçüde dünya manyetik alanı tarafından yakalanan Güneşten yayılan radyasyondan etkilenir. Bu durumun net ve kesintisiz radyo haberleşmeleri için çok önemli olması sebebi ile güneş ve jeomanyetik alanın durumunu izleyen gözlemevlerinin sayısı da sürekli artmaktadır.

Uzaydaki iyonlaşma radyasyonunu oluşturan enerjili parçacıkların asıl kaynağını aşağıdaki parçacıklar oluşturmaktadır.

1 ) Van Allen radyasyon kuşağı içine hücum eden protonlar ve elektronlar

2 ) Güneş sisteminin dışından gelen kozmik ışın protonları ve ağır iyonları

3 ) Güneşten gelen protonlar ve ağır iyonlar

4 ) Magnetosfer içine hücum eden ağır iyonlar [7].

1 ) Van Allen Radyasyon Kuşağı İçine Hücum Eden Protonlar ve Elektronlar

Van Allen radyasyon kuşakları, enerjileri yaklaşık 10 MeV kadar olan elektronları ve jeomanyetik alanın içinde sıkışmış olan protonları içerir (enerjileri 100’lerce MeV (mega elektron volt) kadardır). Dünya’dan uzak bölgelerdeki parçacık akı yoğunlukları güneş ve manyetosferin gerçek koşullarına bağlı olarak değişebilir. Bu radyasyonlardan öncelikli olarak konumlarını nedeniyle uydular etkilenmektedir.

Dünyanın magnetik alanına yakalanan elektrik yüklü parçacıkların toplandığı simit biçiminde iki kuşak dünyayı çevreler. 1958 yılında, uzaya gönderilen ilk uydu olan “Explorer I” tarafından keşfedilen bu kuşaklar, Van Allen kuşakları olarak adlandırılmıştır.

Dışta yer alan kuşak, güneşten gelen protonları, Alfa parçacıklarını, oksijen iyonlarını ve serbest elektronları içerir. Dünya yüzeyinden yüksekliği, 10.000 ile 60.000 km. arasında değişen bu kuşağın en yoğun bölümü, yüksekliği 15.000 ile 19.000 km. arasında değişen bölümüdür. İçte yer alan kuşak ise, kozmik ışınların iyonlaştırdığı atmosfer kaynaklı atomlar içerir. Yüksekliği 650 ile 6500 km. arasında değişen bu kuşak, dış kuşağa oranla çok daha güçlü bir ışıma kaynağıdır ve bu yükseklikte bulunan uyduların etkinlikleri ve uzay adamlarının sağlığı üzerinde olumsuz etkiler yaratabilmesi açısından önem taşır [8].

Şekil-7. Van Allen radyasyon kuşakları. Kırmızı olan bölge iç radyasyon kuşağı, mavi olan bölge dış radyasyon kuşağı adını alır [5].

2 ) Güneş Sisteminin Dışından Gelen Kozmik Işın Protonları ve Ağır Iyonlar

Kozmik ışınlar dünyaya her yönden Gama ve X ışını radyasyonu ile birlikte gelir ve yaklaşık olarak %85’i Proton, %14’ü Alfa ve %1’i ağır yüklü iyonlardan oluşur. Etkilerin çoğunluğu enerjisi 108 ve 2.1010 eV arasında olan parçacıklardan kaynaklanır. Atmosfer, radyasyonun çoğunluğunu filtreler ancak uzay araçları ve yüksek irtifalı uçaklar bu ışınlara maruz kalırlar.

Şekil-8. Dünyanın manyetik alanı ve güneş radyasyonu ile etkileşimi.

3 ) Güneşten Gelen Protonlar ve Ağır Iyonlar

Güneş parşacıkları, güneşten gelen ve yüksek enerjili (bazılarının enerjisi GeV=109 eV büyüklüğündedir) protonlar ve ağır yüklü iyonlardan ve X ışınlarından oluşur.

Şekil-9. Grafikte 1972 yılından itibaren güneş patlamalarının şiddeti ve yaklaşık 11 senede bir kendini tekrarladığı görülmektedir. Kaynak: 1997 NASA/GSFC IEEE Nükleer ve radyasyon etkileri konferansı, kısa kursu sayfa I-58.

Şekil-9’da grafikte yatay ekseninde zaman “yıl” olarak görülmektedir. 1965 yılından 1997’ye kadar olan senelerde, güneş patlamalarının şiddetlerini gösteren bir grafik çizilmiş. Grafikte patlama şiddetlerine baktığımız zaman, hemen hemen her 11-12 senelik peryotlarda maksimum seviyeye geldiğini açıkça görmekteyiz. Sürekli gözlemler sayesinde elde edilen bu bulgu ışığında gelecek için de tahmin yapmak mümkün olmaktadır. Önümüzdeki 2012-2013 yılı da güneşin en aktif olacağı yıllardan olacak. Radyo amatörleri olarak da gerek güneş gözlem sırasında, gerek uydu dinlemelerinde bile çok özel anları yakalamanız mümkün olabilir. TAMSAT-Bilim sayfasında daha önce yayınladığımız haberimizden hatırlarsanız, Güneş 2012 yılının Ocak ayından beri patlamalarla hızlı bir başlangıç yapmış durumda. NASA’dan güncel fotoğrafları yazımıza eklenmiştir.

Şekil-10. 19 Ocak 2012 tarihinde Güneşte gerçekleşen iki aktif patlama Dünyaya doğru yönlenmiş durumda. Solar Dynamics Observatory (SDO) tarafından SOHO’nun C2 geniş açılı bakışı ile fotoğraf birleştirilmiştir. Bu patlamalardan Dünyaya ulaşan kısımlar auroralara neden olacaktır. Kaynak: http://sdo.gsfc.nasa.gov/gallery/main.php?v=item&id=124

http://sdo.gsfc.nasa.gov/gallery/potw.php?v=item&id=85
Şekil-11. Güneşte sürekli patlamalar olmakta, zaman zaman bu patlamalar uzayda oldukça geniş bir alana yayılmakta, dünyamızı da ulaşmakta ve dünyamızı da etkilemektedir.

Şekil-12. NASA web sayfasındaki galeride “lovely loops” olarak isimlenen fotoğraf.

Şekil-13. 2 Ocak 2012 tarihinde, SDO’nun ötesinde gerçekleşen, koronal kütle atımı ve güneş patlamasını yüksek kaliteli bir fotoğrafta görüyorsunuz. Yaklaşık 3 saat süren bir ışık gösterisi gibi, çok yüksek ultraviole ışımaları ve parçacık bulutları görülmeye devam etti. İplikçik gibi görünen kısımların bir kısmının da Güneşe geri döndüğüne dikkat edin. Patlamada kopan kütlenin bir kısmı Güneş manyetik alanını aşamaz ve geri döner. Her ne kadar görüntü güzel de gözükse, Dünyamıza doğru olmadığından çok şanslıyız.

4 ) Magnetosfer İçine Hücum Eden Ağır Iyonlar ve Dünyanın Manyetik Alanından Çıkamayan Parçacıkların Radyasyonu (Tuzaklanma Radyasyonu)

Öncelikle Magnetosfer tabakası hakkında bilgilerimizi hatırlayalım. Yazımızın önceki sayfalarında (Şekil 6, 7, 8) numaralı şekillerde görülen magnetosfer katmanı, dünyanın manyetik alanının etkisi ile güneş rüzgarı adı verilen güneşten gelen hızlı parçacıkların oluşturduğu plazma akımının, saptırılarak engellendiği bölgedir.

Magnetosferin en dışında, plazma akımının aniden yavaşlayarak hızının, ses hızının altına indiği ve yön değiştirdiği bir şok dalgası gözlenir. Dünyaya yaklaştıkça manyetik alanın etkisi giderek artar ve güneşten gelen parçacıkların aşamayarak çevresinden dolaşmak zorunda kaldığı bölge, magnetosferin sınırını belirler. Güneşin etkinliğine göre, dünyaya uzaklığı değişen bu sınır değeri, güneş doğrultusunda dünyanın merkezinden yaklaşık 60.000 km. uzaklıkta bulunur ve dünyanın manyetik kuvvet çizgilerine uyumlu olarak da, yanlara doğru genişleyerek dünyadan uzaklaşır ve bir damla biçimi alarak, dünyanın arkasında milyonlarca kilometre uzanan bir kuyruk oluşturur [6].

Bir elektronun kütlesi çok küçük, bir protonun kütlesi ise, yaklaşık olarak bir nötronun kütlesiyle aynı olduğundan, bozunan nötronun hemen hemen bütün kinetik enerjisi, bozunmasıyla ortaya çıkan protona aktarılır. Burada, bozunmadan önce yukarıya doğru hareket eden, yani dünyadan uzaklaşan nötronlara “albedo nötronları” denir. Nötronlar bozunur bozunmaz ortaya çıkmış olan yüklü parçacıklar, dünyanın magnetik alanı tarafından yakalandığı için, tuzaklanma radyasyonu olarak isimlendirilir ve bu nötronların iç Van Allen kusağında proton akışına sebep olduğu varsayılır. Güneşten gelen protonların da, bu bölgedeki proton sayısını önemli miktarda artırdığı kabul edilmektedir. Bir proton bir kere dünyanın magnetik alanında yakalandığı zaman, artık orada birkaç yüzyıl kalmak zorundadır (http://helios.gsfc.nasa.gov/gcr.html).

Dünyanın geomanyetik alanındaki bu bölgeler arasında, yüklü parçacıklar adeta tuzağa yakalanmış gibi hapis kalarak, bu alanlar dışına çıkamazlar. Van Allen radyasyon kuşağı içinde bulunan protonlar, elektronlar ve bazı ağır iyonlar gibi parçacıklar hücum eder. Bu parçacıklar, hücum sonrasında magnetik alan içinde tuzaklanır ve dünyanın magnetik alanını geriye veya ileriye doğru hareket ettirir.

Şekil-14. Parçacık hareketlerinin temel bileşenleri görülmektedir. Bunlar: bounce, gyration ve drift (sürüklenme) hareketleridir [9].

Şekil-15. Şekillerde Dünyanın manyetik alanı içerisinde yüklü parçacıkların hareketi görülmektedir. Kuzey yarı küreden çıkan yüklü parçacıklar, alan içinde hapis olduğundan dünyanın güney yarı küresine tekrar geri döner. Bu olaylar gün doğumu ve gün batımlarında özellikle kuzey ve güney yarı kürede gözlemlenen aorora ışımalarının sebebidir.

Şekil-16. Özellikle uydular üzerinde etkili olan, Dünya etrafındaki tuzaklanmış radyasyon kuşakları [9].

Kozmik ışınlar öylesine çok yüksek bir enerjiye sahiptirler ki, dünyanın manyetik alanını aşarak atmosferin üst kısmında bulunan parçacıklar ile çarpışırlar.

Bu çarpışmalar sonucunda, nötronlar dahil olmak üzere, değişik parçacıklar ortaya çıkar. Nötronlar bir yüke sahip olmadıkları için, hareketlerine dünyanın manyetik alanı etki etmez. Nötronlar aynı halde kalan kararlı parçacıklar değildirler. Nötronların, protonlara ve elektronlara dönüşmesi için geçen zaman veya yarı ömürleri, sadece 15 dakikadır.

Magnetosfer içindeki bölgeler genellikle manyetik ekvatoral alan çizgi değerleri olarak adlandırılır ve L harfi ile belirtilir. RE parametresi, dünyanın yarıçapı olmak üzere, L = RE değeri dünyanın yüzeyi olarak kabul edilmiştir. L parametresi Mcllwain tarafından ;

L = RE / cos2(M) (1.1)

olarak tanımlanmıştır.

Burada ; RE : dünyanın yarıçapı, M : geomanyetik enlemdir.

L ≈ 2,5 bölgesi iç kuşaktır ve L ≈ 3’den daha büyük bölgelerdeki magnetosfer dış kuşaktır.

Diğer İyonlaştırıcı Işımalar

Nükleer reaktörler, enerji santrallerinde bulunan sensör ve kontrol devrelerini etkileyecek gama ve nötron ışımaları üretirler.

Nükleer patlamalar; elektromanyetik radyasyon, elektromanyetik darbe (EMP- electro magnetic pulse), nötron radyasyonu ve birincil ve ikincil yüklü parçacık akısı gibi birçok türde yoğun radyasyon üretir.

İkincil Parçacıklar; elektronik cihazların dış yüzeyleri ile diğer tür radyasyonların etkileşimi sonucu oluşur.

Tablo-1. Uyduların yörüngelerine göre, üzerlerine etki eden radyasyon türleri [7]. Tablo-1’de görüldüğü gibi,yörüngeleri farklı da olsa, uyduların 1000 km ve üzerinde maruz kalacakları birkaç tür radyasyon bulunmaktadır.

Şekil-17.Çeşitli nerjilere sahip olan radyasyon türleri şekilde sol sütünda yukarıdan aşağıya “kozmik ışınlar, güneş patlaması parçacıkları, enerjik plazma, düşük enerjili plazma, nötrO atomları, çeşitli enkaz ve meteorlar” olarak sıralanmıştır [9]. Karşılarındaki şekillerde de radyasyon zararlarını temsilen küçük resimlerve kısa başlıklar bulunmaktadır. SEU ve Latchup etkileri bir sonraki bölümümüzde daha detaylı olarak açıklanacak. Tam Türkçe karşılıkları bulunmamakta. SEU Single Event Upset kelimelerinin baş harflerinden oluşan bir kısaltmadır. Lathcupise SEU ile ilişkilidir.

Gelecek yazımızda Bölüm-2’de; çeşitli elektronik devre elemanlarına radyasyonun etkisi ile birlikte, haberleşme uyduları içinde yörüngesine bağlı olarak kısa sürede ve uzun sürede, hangi radyasyon sebebi ile hangi tür etkilerin oluştuğu anlatılacaktır.

Bölüm-3’te ise bu etkilere karşı geçmişten günümüze radyasyona karşı korunma, kalkanlama (radiation shielding) ve radyasyona karşı güçlendirme (radiation hardening) teknikleri ile ilgili bilgiler özetlenmeye çalışılacaktır.

Kaynaklar:

[1] http://www.timeturk.com/
[2] http://www.taek.gov.tr/
[3] http://www.metu.edu.tr/~sahin/yayin/RADYASYON.pdf
[4] http://mech371.engr.scu.edu/
[5] http://www.uzay.tubitak.gov.tr/
[6] http://see.msfc.nasa.gov/ire/iretech.htm YL
[7] Başkent Üniversitesi El-Yad-Dal Araştırma Lab., Pivolka Dergisi, Yıl 2., Sayı 7, 2003.
[8] Selami Geçgin, Uzay Radyasyon Çevresinin Haberleşme Uyduları Üzerine Etkileri, Çanakkale 19 Mart Ün. Y.Lisans Tezi, 2007.
[9] http://holbert.faculty.asu.edu/eee560/spacerad.html
[10] http://www.tuba.gov.tr
[11] http://sdo.gsfc.nasa.gov/gallery/potw.php?v=item&id=85

Diğer:
https://nepp.nasa.gov/mafa/talks/MAFA07_17_Keys.pdf
http://www.ewh.ieee.org/r6/lac/csspsvts/briefings/sramek.pdf
http://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/FRONTEND/radhard.htm
http://scialert.net/fulltext/?doi=itj.2010.1068.1080&org=11
http://images.yourdictionary.com/radiation-hardened

Elektronvolt (sembolü eV) bir enerji birimidir. Bir elektronun, boşlukta, bir voltluk elektrostatik potansiyel farkı katederek kazandığı kinetik enerji miktarıdır. Diğer bir deyişle, 1 volt çarpı elektronun yüküne eşittir.

 

Yazı hakkında görüşlerinizi belirtmek istermisiniz?