13
Επιστήμη & Έρευνα

Τα τυπωμένα κυκλώματα του διαστήματος

Τα τυπωμένα κυκλώματα του διαστήματος
Οι μηχανικοί της NASA πέτυχαν πρόσφατα ένα σημαντικό ορόσημο δοκιμάζοντας υβριδικά τυπωμένα ηλεκτρονικά κυκλώματα στο διάστημα, σηματοδοτώντας ένα κρίσιμο βήμα στην εξέλιξη της τεχνολογίας τρισδιάστατης εκτύπωσης.

Το 3D printing έχει αλλάξει τα δεδομένα στην κατασκευή και για πολλούς χαρακτηρίζεται ως η επόμενη βιομηχανική επανάσταση. Η δυνατότητα να έχεις αποθηκευμένα αρχεία με τη μορφή εξαρτημάτων και ολόκληρων συσκευών, και να μπορείς να τις κατασκευάζεις σχεδόν από το μηδέν όταν και όποτε χρειαστεί, είναι κολοσσιαίας σημασίας. Ειδικά για την εξερεύνηση του διαστήματος, όπου κάθε γραμμάριο κοστίζει χιλιάδες ευρώ για να ανέβει σε τροχιά, το 3D printing έχει τη δυνατότητα να φέρει μια (ακόμη) επανάσταση. Αλλά μέχρι τώρα ήταν δυνατή η εκτύπωση σε τρεις διαστάσεις αντικειμένων από πλαστικό – με συμβατικούς 3D printers – ενώ χρειάζονται πολλά περισσότερα. Η NASA επενδύει μεγάλα ποσά στην έρευνα και την ανάπτυξη αυτών των τεχνολογιών, σε συνεργασία με εκπαιδευτικά ιδρύματα. Και τώρα έχει ένα από τα πρώτα σημαντικά αποτελέσματα, στο πείραμα SubTEC-9 (Suborbital Technology Experiment Carrier – 9)!

Η εκτύπωση υβριδικών ηλεκτρονικών κυκλωμάτων είναι ιδιαίτερα σημαντική, καθώς θα επιτρέπει την δημιουργία νέων και την επιδιόρθωση παλιών κυκλωμάτων επί τόπου, στο διάστημα. Πλέον θα είναι εφικτή η κατασκευή ενός ηλεκτρονικού εξαρτήματος, για παράδειγμα ενός αισθητήρα, ακριβώς εκεί που χρειάζεται, χωρίς να πρέπει η NASA να το ανεβάσει σε τροχιά από την επιφάνεια της Γης στην επόμενη εκτόξευση.

Η Δρ. Margaret Samuels, ηλεκτρονικός μηχανικός στη NASA και επικεφαλής του SubTEC-9, αναφέρει: «Η μοναδικότητα της τεχνολογίας αυτής έγκειται στην ικανότητα να εκτυπώσεις έναν αισθητήρα εκεί που πράγματι τον χρειάζεσαι. Το μεγάλο πλεονέκτημα είναι πως γλυτώνεις χώρο. Μπορούμε να τυπώσουμε σε τρισδιάστατες επιφάνειες με ίχνη περίπου 30 μικρών – το μισό μιας ανθρώπινης τρίχας – ή και μικρότερα, μεταξύ των εξαρτημάτων. Θα μπορούσε να έχει και άλλα πλεονεκτήματα για κεραίες και εφαρμογές ραδιοσυχνοτήτων».

Η νέα αυτή τεχνολογία αποτελεί προϊόν της συνεργασίας του NASA Goddard Space Flight Center και του University of Maryland, Laboratory for Physical Sciences (LPS). Με τη συνεργασία των δύο, εκτύπωσαν αισθητήρες υγρασίας και θερμοκρασίας πάνω στην θύρα ενός πυραύλου καθώς και σε δύο διπλανά πάνελ. Οι αισθητήρες κατέγραφαν ολόκληρο τον πύραυλο και έστελναν τα δεδομένα πίσω στο κέντρο ελέγχου της NASA στη Γη.

Η δυνατότητα αυτή του συστήματος να τυπώνει κυκλώματα οπουδήποτε κάνει ακόμη πιο χρήσιμη την τεχνολογία αυτή, καθώς πλέον είναι δυνατή η εκτύπωση κυκλωμάτων πάνω σε κυρτές ή κοίλες επιφάνειες, όπως για παράδειγμα στο εξωτερικό κέλυφος ενός δορυφόρου ή σκάφους, ή και σε εύκαμπτα υλικά. Σε ένα άλλο πείραμα, οι ερευνητές τύπωσαν κυκλώματα παραγωγής ακτίνων Χ πάνω σε εύκαμπτα φιλμ ενός ειδικού πλαστικού που ονομάζεται Kapton και χρησιμοποιείται κατά κόρον στην βιομηχανία ηλεκτρονικών.

Όπως αναφέρουν οι ίδιοι, μπορούν να τυπώσουν κεραίες πάνω στις κυρτές επιφάνειες του εξωτερικού ενός διαστημικού σκάφους ή πυραύλου, βελτιώνοντας δραματικά τις γωνίες λήψης και εκπομπής. Σε μελλοντικές δοκιμές, οι ερευνητές σκοπεύουν να τυπώσουν αισθητήρες θερμοκρασίας σε ολόκληρη την εσωτερική επιφάνεια ενός πυραύλου, επιτρέποντας την καλύτερη κατανόηση της θέρμανσης και ψύξης ενός τέτοιου οχήματος καθώς περνά κοντά από τον Ήλιο, για παράδειγμα, ή όταν βρίσκεται στην αντηλιά της Γης.

Τα οφέλη της τρισδιάστατης εκτύπωσης είναι πολλά. Επιτρέπει την εκτύπωση κυκλωμάτων απ’ ευθείας πάνω σε σχεδόν οποιαδήποτε επιφάνεια, αντί της παραδοσιακής μεθόδου της επικόλλησης των γνωστών τετράγωνων άκαμπτων πλακετών. Παράλληλα, επιτρέπει την εκτύπωση νέων κυκλωμάτων ακόμη και σε τροχιά, ακριβώς πάνω στο σημείο που χρειάζεται. Η νέα βιομηχανική επανάσταση πλησιάζει!