Güneş aktivitesi ve galaktik kozmik ışınlar tarafından yönlendirilen uzay radyasyon ortamı, Dünya’ya yakın uzayda güçlü ve kesin uydu tedavisi sağlar. Atmosferin ve iyonosferin güneş enerjili parçacıklara ve radyasyona dinamik tepkilerini ve bunların uzay havası üzerindeki etkilerini anlamak, uyduların tasarımı ve işletilmesi için kritik ve pratik öneme sahiptir. Bir uydunun radyasyon ortamının spesifik etkileri gelen parçacığın kaynağına, türüne ve enerjisine ve ayrıca güneş olayları sırasında uydunun yörüngesine veya konumuna bağlıdır. Radyasyon azaltma önlemleri, parçaların tasarım limitleri ile parçacık etkisinden kaynaklanan uygulanan basınçlar arasındaki güvenlik payını artırabilir ve böylece parçanın korumasını artırabilir. Bununla birlikte, etki oranı bu aralıkta daha yüksek olduğundan, tüm hafifletme çabalarında solar maksimum aşamasına daha fazla odaklanmak önemlidir.
Yoğun güneş fırtınaları sırasında, radyasyon seviyelerinde kısa vadeli artışlara ve mevcut hafifletme önlemlerinin üstesinden gelemeyeceği yüksek seviyelerde tek olay etkilerine neden olabilecek yoğun güneş fırtınaları meydana gelebilir. Ayrıca, uydu hizmetlerine olan güven arttıkça, uzay havasıyla ilgili ekonomik ve toplumsal riskler de artıyor ve potansiyel etki daha önce görülmemiş olabilir. Bunun ışığında, diğer bağımsız uydu servislerine geçme veya bunlardan yararlanma olasılığını içeren acil durum planları önerilmiştir. Yaklaşan çok takımyıldızlı GNSS alıcıları, uydu hizmet reddine karşı doğası gereği dirençli bireysel GNSS alıcıları ile bu bağlamda önemli bir rol oynayabilir.
Uydular için atmosferik bulutlarda uzay havasının neden olduğu artış ve bunun sonucunda yörünge türbülansının hızlanması da LEO’daki uydular için önemli bir endişe kaynağıdır. Bu fenomenin etkisi ve hafifletilmesi hakkında kısa bir inceleme var. Bu incelemenin, uzay radyasyonunun etkileri ve azaltma yöntemlerinin uydular üzerindeki büyük ölçekli çalışmalara kıyasla kısa olduğu unutulmamalıdır.
İçindekiler
Uzay aracı malzemelerinde durdurma kuvveti, parçacık aralığı ve yığılma dozu
NOAA veri tabanından farklı enerjilere sahip parçacıklar, elektronlar ve proton akışı 3 aylık bir süre boyunca (Nisan-Haziran 2010) analiz edildi. Kütle, menzil ve potansiyel birikmiş proton dozu hesaplandı ve uydu yüzeyi ve onun elektriksel, elektronik ve elektrokimyasal bileşenleri ile potansiyel parçacık etkileşimi olgusuna uygulandı.
gücü durdurmak
Durdurma kuvveti, bir parçacığın malzemeden geçerken birim uzunluktaki ortalama enerji kaybıdır. Yüklü parçacıkların, maddeden geçerken karşılaştıkları atom veya molekülü iyonlaştırdıkları ve bu süreçte enerji kaybettikleri bilinmektedir. Durdurma gücü parçacığın türüne, enerjisine ve içinden geçtiği malzemenin özelliklerine bağlıdır. Her iki nicelik için de sayısal değerler ve birimler aynı olsa da durdurma kuvveti malzemenin bir özelliğini ifade ederken, birim uzunluktaki enerji kaybı parçacığa ne olduğunu anlatır. Parçacık yolu boyunca iyonlaşma yoğunluğu, malzemenin durdurma gücü ile orantılıdır çünkü bir iyon çifti üretmek sabit miktarda enerji gerektirir. Kuvveti durdurmak için göreli kuantum mekaniğinden türetilen ve aşağıdaki gibi bir Bethe-Bloch formülü vardır:
S = -d Ed x = 4 & # 960; z2k20e4mv2[ ln2 metrev2ben- l n ( 1 -v2c2) -v2c2]S = -dEdx = 4 & # 960; z2k02e4mv2ln2mv2ben-ln1-v2c2-v2c2
Burada z ağır parçacığın atom numarası, e elektron yükünün büyüklüğü, m elektronun durağan kütlesi, c ışık hızı, I ortamın ortalama uyarılma enerjisi, v ise parçacığın hızı ve k, Boltzmann sabiti 0’dır ( = 8.99 x 10 9 Nm 2 C 2). Bir maddenin kütle durdurma kuvveti, durdurma kuvvetinin maddenin yoğunluğuna bölünmesiyle elde edilir. Yararlı miktar 2 içinden geçtiği ortam olduğundan, bu, yüklü parçacıkların g/cm başına enerji kaybı oranını gösterir.
S = -d E d xS = -dEdx
parçacık aralığı
Başlangıç kinetik enerjisi Ek ve kütlesi m olan bir parçacığın, örneğin bir protonun R aralığı, durmadan önce kat ettiği ortalama mesafedir. R, parçacığın türüne, başlangıç enerjisine ve içinden geçtiği maddeye bağlıdır. Yüklü parçacıkların aralığını belirlemeye yönelik teorik yaklaşım, durdurma kuvveti ifadesini kullanır. Proton için ölçek hesaplamaları için Emin 1 MeV olarak alınmıştır çünkü 1 MeV’de çok fazla veri mevcuttur. R (Emax), maksimum Emax gücünde ölçülen aralıktır. Önceki çalışmada, uzay aracı malzemelerindeki parçacıkların kütle durdurma kuvvetini hesaplamak için önerilen deneysel ilişkiler kullanılmıştır. Bununla birlikte, başlangıçta düşük enerjili parçacıklar için formüle edildikleri için denklemlerde sınırlamalar vardır. Beth denklemleri kullanılarak elde edilen değerler daha yüksektir ve daha yüksek parçacık enerjilerinde daha doğru olduğu varsayılır.
Doz birikimi ve emilimi
Tespit edilen toplam iyonlaştırıcı doz, malzeme tarafından emilen enerjinin bir ölçüsü olan emilen doz cinsinden ölçülebilir. Soğurulan doz, rad (soğurulan radyasyon dozu) veya gri renkli SI birimi (Gy) adı verilen bir birim kullanılarak ölçülür; 1 Gri = 100 devir = 1 J/kg. Bir uyduya tahakkuk eden toplam doz, yörünge yüksekliğine, yönüne ve yörüngede geçirilen süreye bağlıdır. Toplam iyonlaştırıcı dozu hesaplamak için, parçacık enerjisinin bir fonksiyonu olarak integral parçacık enerji spektrumunu, ø (E) veya akıyı bilmek gerekir ve doz, parçacık akışının bir fonksiyonudur. Uzay araçlarının uzay radyasyon ortamında daha fazla zaman geçirmesi nedeniyle önem kazanmaktadır. Durdurma kuvveti, D = dEdxD = dEdx ilişkisi ile yüklü parçacıktan gelen dozu belirlemek için kullanılır. Uydu ve uzay probları tipik olarak 10 krad (100 Gy) ve 100 krad (Si) (1000 Gray (Si)) arasındaki toplam iyon dozunu test eder. Toplam iyonlaştırıcı doz, t (yıl olarak) nedeniyle bir uydu bileşeninin başarısız olması için geçen süre, maksimum soğurulan doz veya toplam iyonlaştırıcı doz eşiğinin yıllık toplam soğurulan doza bölünmesiyle elde edilebilir.
Toplam iyonlaşma dozu nedeniyle bir uydu modelinin ortalama arızalanma süresini tahmin etmek için teorik hesaplamalar yapılır. Varsayım, uydu modelinin gövdesinin ve elektrik, elektronik ve elektrokimyasal bileşenlerin esas olarak silikon (Si) ve germanyum (Ge) malzemeleri içerdiği, hesaplamaların ise E’si 78 MeV olan moleküllere dayandığıdır. Bu enerji bandının parçacıkları uyduyu bombalayıp uyduya girdiğinde, salyangozun durdurma kuvveti nedeniyle enerjilerinin bir kısmı kaybolur, ancak geri çağırma büyük miktarda bileşen oluşturur. Maruziyetin devam etmesiyle doz, eşik aşılana kadar zamanla artmaya devam eder ve bu da etkilenen uydunun tamamen başarısız olmasına neden olur. Hesaplamalar, uydu modeli bileşeninde 3 yılda 10 rad, 29 yılda 100 rad dozunun oluşabileceğini göstermiştir.
kaynak:
nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/space_radiation_ebook.pdf
jhuapl.edu/Content/techdigest/pdf/V28-N01/28-01-Maurer.pdf
yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]