A Spinoff a Day – Dispositivi di monitoraggio elettrico per ridurre costi e tempi di manutenzione

Il Solar Dynamics Observatory è un satellite lanciato nel 2010 allo scopo di studiare l’attività della nostra stella. Posizionato in orbita geostazionaria a ca. 35.800km dalla Terra al di sopra del New Mexico, SDO ospita a bordo tre strumenti principali (tra cui EVE, già incontrato in questo articolo) che vengono costantemente bombardati dalle radiazioni solari in quanto non protetti dal campo magnetico terrestre.

“Se si ha un mezzo spaziale il cui scopo è quello di analizzare il Sole, esso sarà ripetutamente colpito da tutti i tipi di particelle radioattive. E queste possono causare ogni sorta di problema elettrico” afferma Dennis Krus, l’ingegnere responsabile della gestione dei componenti principali di SDO al Goddard Space Flight Center. Uno di questi problemi si presenta come single event upset (SEU), una circostanza in cui una particella radioattiva colpisce i circuiti del satellite trasferendo loro la sua carica. Questo momentaneo, ma importante aumento energetico non è abbastanza potente da ‘friggere’ i componenti (ad esempio una fotocamera), ma lo è a sufficienza da mandare fuori uso il fusibile corrispondente, rendendo di fatto la fotocamera inutilizzabile.

Per ovviare a questo problema SDO era stato sviluppato come un satellite ridondante, ossia provvisto di hardware doppio, così da aumentarne l’affidabilità. Non completamente soddisfatti, però, gli ingegneri NASA volevano un’alternativa ai fusibili, un sistema che non implicasse la disattivazione dell’hardware nell’eventualità di un single event. La soluzione è stata trovata nei solid state power controller che, a differenza dei fusibili, hanno un sistema di controllo della potenza, permettono di ripristinare il flusso di corrente una volta cessato  e consentono monitoraggio e diagnosi da remoto.

L’ utilizzo in ambiente spaziale ha richiesto però la loro miniaturizzazione ed un aumento della resistenza alle radiazioni. I test condotti dal partner Micropac Industries Inc. hanno permesso la realizzazione di dispositivi in grado di sopportare dosi di 100 kilorad di radiazione. Secondo Krus questo significa che sono stati resi fondamentalmente immuni ai single event upset. Nei primi anni 2000 gli SSPC sono stati inseriti su circuiti stampati ed installati sul Solar Dynamics Observatory, sul Lunar Reconnaissance Orbiter, Lunar Crater Observation, il Sensing Satellite ed il Global Precipitation Measurement. Sono anche presenti nel modulo Columbus della Stazione Spaziale Internazionale.

La potenzialità di questi dispositivi è stata però riconosciuta anche in altri mercati, in primis nel settore militare ed industriale, ma la loro importanza è tangibile in ogni luogo in cui si utilizzi corrente elettrica. Dove non esiste questa necessità? Se si dovesse cambiare un fusibile in ambiente ospedaliero ad esempio, dove generalmente gli impianti sono inseriti nel controsoffitto, si presenterebbe il rischio di contaminare la sala chirurgica; così come la manutenzione dei semafori creerebbe ulteriori disagi al traffico stradale. Il controllo remoto di questi dispositivi, possibile anche tramite smartphone, semplifica decisamente le cose.

Dispositivi di controllo della potenza: dal Solar Dynamics Observatory alla Terra ©NASA / Veronica Remondini

Per approfondire:

Spinoff nel dettaglio [ENG]

Sistema elettrico di SDO [pdf online – ENG]

Immagini riprese da SDO in questo momento [ENG]

Guida al Solar Dynamycs Observatory [pdf online – ENG]

Sito di Micropac Industries, Inc. [ENG]

Presentazione completa powerpoint originale in inglese, traduzione italiana a cura di Veronica Remondini.