Bij de ontwikkeling van een ruimte-instrument is het noodzakelijk om de kwetsbaarheid voor invloeden van de ruimtelijke omgeving te analyseren en te testen. Naast thermische testen, stress- en vibratietesten, houdt dit ook een analyse in van de mogelijke effecten van ioniserende ruimtestraling op de verschillende onderdelen. Deze analyse geeft ruimtevaartingenieurs de kans om te anticiperen op mogelijke problemen die de werking van het instrument zouden kunnen verstoren en eventueel de verwachte levensduur kunnen verkorten.
De energetische deeltjesomgeving specificeren
Met behulp van ESA’s SPENVIS systeem, ontwikkeld aan het BIRA, hebben we de stralingsomgeving van de EnVision-satelliet tijdens de reis naar Venus gesimuleerd. Deze bestaat voornamelijk uit hoogenergetische protonen, deels afkomstig van buiten het zonnestelsel en deels sporadisch geproduceerd door de zon tijdens hevige zonne-uitbarstingen, zoals zonnevlammen en coronale massa-ejecties.
Zodra de ruimtesonde de magnetosfeer van de aarde heeft verlaten, kunnen deze deeltjes rechtstreeks de ruimtesonde binnendringen en de elektronische apparatuur binnenin beschadigen indien deze niet voldoende bestand is tegen de straling.
We have used , developed at our institute, to specify the energetic particle environment that the EnVision spacecraft will encounter on its way to Venus.
Effecten van de geschatte deeltjes
Gebruikmakend van de Geant4 Radiation Analysis for Space (GRAS)-applicatie, hebben we Monte Carlo-simulaties uitgevoerd om de interactie van de verwachte straling met het VenSpec-H-instrument te simuleren. Hiertoe werden vereenvoudigde geometrische modellen van het VenSpec-H-instrument en de inwendige elektronica-box gebruikt. Stralingseffecten op korte termijn (single event effects) en op lange termijn (ioniserend en niet-ioniserende dosis) werden berekend.
Om de afzwakking van de straling door de omhullende ruimtecapsule in rekening te brengen, werd een holle aluminium bol met een straal van 400 mm en een dikte van 1 mm rond het instrument geplaatst. Een meer gedetailleerde analyse zal in een latere fase van de missievoorbereiding uitgevoerd worden, als het volledige ontwerp van de ruimtesonde gekend is.
Rapportering aan het ingenieursteam
Tenslotte werd de stralingsanalyse voorgelegd aan het team van ingenieurs dat verantwoordelijk is voor de bouw van het VenSpec-H-instrument.
Op basis hiervan kunnen zij een selectie maken van de meest geschikte elektronische onderdelen met betrekking tot de vereiste tolerantie voor de verwachte hoeveelheid ioniserende straling.
Lees meer
