Ensayos de irradiación en el CNA sobre el sensor solar MEMS embarcado en satélite español NANOSAT-1B
Investigadores de la Unidad IBA del Centro Nacional de Aceleradores (Universidad de Sevilla-Junta de Andalucía-CSIC) han llevado a cabo ensayos de irradiación sobre un tipo de sensor solar analógico de tecnología MEMS con aplicación en tecnología aeroespacial.
Este sensor ha sido diseñado y fabricado por investigadores de los Departamentos de Ingeniería Electrónica de la Escuela Superior de Ingenieros de la US y de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC) y cuya calificación espacial ha corrido a cargo del Instituto Nacional de Técnicas Aeroespaciales (INTA).
En el año 2009, el INTA puso en órbita el satélite de comunicaciones español NANOSAT-1B. Uno de los experimentos embarcados se trata de un sensor solar de última generación, cuya función es la de determinar la posición del sol y así poder establecer la orientación del satélite.
Tras varios años enviando datos desde el espacio, con un perfecto funcionamiento en órbita, en la actualidad el sensor solar está siendo comercializado por la empresa Solar MEMS Technologies, spin-off de la Universidad de Sevilla, como proveedor de componentes para la Agencia Espacial Europea (ESA).
Los dispositivos electrónicos de uso aeroespacial han de ser sometidos, con anterioridad a su lanzamiento, a una serie de ensayos mecánicos, eléctricos y térmicos que muestren su idoneidad, además de su resistencia a la radiación cósmica que sufrirán durante su vida útil.
Los ambientes extremadamente adversos pueden causar graves anomalías en su comportamiento, siendo el principal agente de daños el impacto de partículas energéticas sobre los circuitos electrónicos. Estas partículas pueden degradar progresivamente el comportamiento de los dispositivos integrados hasta su destrucción, o bien producir anomalías transitorias en su funcionamiento. Los efectos de la radiación en estos dispositivos con aplicaciones en el espacio se han ido agravando con el uso de tecnologías de dimensiones cada vez más reducidas.
En el caso del sensor solar MEMS desarrollado por miembros de la US y la UPC, se sometió al protocolo de ensayos pertinentes recomendados por la Agencia Espacial Europea (ESA) para la órbita de operación LEO (Low Earth Orbit). El dispositivo pasó satisfactoriamente todos los ensayos, permitiéndole ser embarcado en el satélite.
En el Centro Nacional de Aceleradores, concretamente en el acelerador Tándem de 3 MV, se llevaron a cabo los ensayos de irradiación con protones de 6 MeV de energía a temperatura ambiente, con iluminación y a diferentes ángulos de incidencia.
El diseño de la cobertura de aluminio en los componentes electrónicos, con ventanas únicamente sobre los fotodiodos, resultó de especial relevancia para pronosticar una larga vida de operación del dispositivo que es capaz de soportar dosis de radiación por encima del megarad.
Éste es un claro ejemplo de la conveniencia de realizar ensayos de irradiación sobre dispositivos, aún en fase de diseño de prototipos, que aseguren la fiabilidad de operación en vuelo.
