Trumpai

Kosminėje aplinkoje elektroninius palydovų komponentus veikia elektronai, protonai ir fotonai, sukeliantys bendrą jonizuojančiąją dozę (TID) ir antrinę spinduliuotę. Tradicinė aliuminio apsauga yra paprasta ir plačiai taikoma, tačiau didinant jos storį auga palydovo masė, o kai kuriuose spinduliuotės spektruose atsiranda papildomų antrinės spinduliuotės efektų. „Graded-Z“ principas leidžia derinti skirtingo atominio skaičiaus medžiagų sluoksnius: aukšto Z sluoksnis slopina pirminę spinduliuotę, o mažesnio Z sluoksniai gali sumažinti susidarančią antrinę spinduliuotę.

Studentų užduotis – sukurti parametrizuotą skaitmeninį modelį, kuriame būtų galima keisti medžiagas, jų sluoksnių seką ir storį, ir pasirinktoje kosminės spinduliuotės aplinkoje palyginti kelias Bi pagrindu veikiančias konfigūracijas. Pagrindiniai vertinimo kriterijai būtų TID sumažinimas, antrinė spinduliuotė ir apsaugos masė. Galutinis rezultatas – rekomenduojama konfigūracija ir jos palyginimas su įprasta aliuminio apsauga.

Apie įmonę

Uvireso kuria ir vysto bismuto pagrindu veikiančias technologijas kosmoso ir kitoms inžinerinius taikymus. Šio iššūkio kontekste įmonė siekia įvertinti bismuto potencialą lengvesnei ir efektyvesnei palydovų elektronikos radiacinei apsaugai.

Nuoroda: https://www.uvireso.space/

Problema

Palydovų elektronika dažniausiai apsaugoma aliuminio korpusu ar papildomais aliuminio ekranais. Taip pat tiriami daugiasluoksniai ir kompozitiniai sprendimai, kuriuose derinamos aukšto ir mažo Z medžiagos. Tokie sprendimai gali pagerinti apsaugos efektyvumą vienam masės vienetui, tačiau optimalus medžiagų derinys, sluoksnių tvarka ir storis priklauso nuo konkrečios misijos radiacinės aplinkos. Todėl išlieka poreikis greitai ir sistemiškai įvertinti bismuto pagrindu veikiančias konfigūracijas prieš pereinant prie fizinių prototipų ir bandymų.

Uvireso komanda turi patirties bismuto technologijų, medžiagų inžinerijos ir dangų srityse. Ši kompetencija leidžia parinkti realistiškas Bi medžiagų formas ir gamybos kryptis. Įmonė studentams pateiktų pradines nagrinėtinų medžiagų kryptis, praktinius gamybos apribojimus ir padėtų įvertinti, ar modeliavimo metu gauti sprendimai būtų realistiškai pagaminami. Studentų darbas savo ruožtu išplėstų sprendimo skaitinio modeliavimo bei radiacinės fizikos dalį.

Galimas sprendimas

Studentų komanda parengtų skaitmeninį „graded-Z“ radiacinės apsaugos prototipą, leidžiantį palyginti skirtingas Bi pagrindu veikiančias sluoksnių konfigūracijas. Modeliavimui galėtų būti taikoma Geant4, COMSOL, FLUKA ar kita tinkama dalelių pernašos ir spinduliuotės sąveikos modeliavimo priemonė.

Numatomas rezultatas:

• apibrėžta reprezentatyvi palydovo elektronikos radiacinė aplinka ir vertinimo kriterijai;
• parametrizuotas modelis, kuriame galima keisti medžiagas, sluoksnių seką ir storius;
• palygintos kelios konfigūracijos iš gryno Bi, Bi lydinių, polimerų, Al, Cu ir Sn;
• rezultatų palyginimas pagal TID, antrinę spinduliuotę ir paviršinį tankį;
• kiekybinis Bi pagrindu veikiančių konfigūracijų palyginimas su aliuminio apsauga pagal TID sumažinimą vienam apsaugos masės vienetui.
• rekomenduojama optimali konstrukcijos koncepcija, jos pagrindimas ir siūlomas kelias į fizinio prototipo gamybą bei bandymus.

Kviečiami studentai

Chemijos, fizikos / branduolinės fizikos, medžiagų inžinerijos, aerokosmoso / mechanikos inžinerijos studentai.

Pageidautina, kad bent vienas komandos narys turėtų skaitinio modeliavimo ir (ar) programavimo įgūdžių.