Je leest:

Nederlandse chip voor signaalverwerking in ruimtevaart

Nederlandse chip voor signaalverwerking in ruimtevaart

Ingenieurs van het Nederlands ruimteonderzoeksinstituut SRON hebben een chip ontwikkeld voor toepassingen in de ruimtevaart. De chip, een zogenoemde ASIC (Application-Specific Integrated Circuit), kan in een satelliet worden ingezet voor de verwerking van het signaal uit geavanceerde röntgendetectoren. Daar was tot nu toe een grote elektronische schakeling voor nodig. De chip van ongeveer 1 bij 1 millimeter betekent een belangrijke gewichts-, ruimte- en energiebesparing.

Kleiner, lichter, efficiënter en gevoeliger: dat is de voortdurende tendens in de ruimtetechnologie. Het Nederlandse instituut voor ruimteonderzoek SRON draagt daar onder andere aan bij met de ontwikkeling van röntgendetectoren die tot de beste en de gevoeligste ter wereld behoren. Ze kunnen de energie van één enkel kosmisch röntgenfoton met grote precisie bepalen. Voor toekomstige ruimtemissies, die bijvoorbeeld de oudste structuren van het heelal proberen te doorgronden, zijn dit soort detectoren een must.

De toekomstige röntgenmissie XEUS van ESA is een belangrijke kandidaat om uitgerust te worden met de detectoren en ASIC’s van SRON. (foto SRON)

Pixels

Net als digitale fotocamera’s leveren detectoren voor ruimteonderzoek een scherper beeld op als ze opgebouwd zijn uit meer pixels. SRON ontwikkelt momenteel detectoren die opgebouwd zijn uit duizenden pixels. Voor röntgendetectoren is dat uniek. Voor iedere pixel is bedrading nodig om aan te sturen en uit te lezen.

“Om al die informatie van en naar de detectorelementen goed te kunnen geleiden zonder dat je een bundel draden nodig hebt, is miniaturisatie essentieel en zijn de ASIC’s een geweldige oplossing”, zegt projectleider Steven Leussink. “Natuurlijk zijn in de handel ook allerlei chips verkrijgbaar, maar niet voor onze toepassingen en niet naar onze eisen”, aldus Leussink," Dat is de reden waarom we in 2003 begonnen zijn deze chips zelf te ontwikkelen."

Waar vroeger een grote elektronische schakeling nodig was, volstaat nu een chip van ongeveer 1 bij 1 millimeter. (foto SRON)

Slim ontwerp

De eisen aan elektronica in de ruimtevaart zijn extreem. Het gaat vooral om de betrouwbaarheid en de stralingshardheid. De kosmische straling, die op aarde wordt tegengehouden door de atmosfeer, kan in de ruimte vooral aan de elektronica veel schade aanrichten.

Slim ontwerp kan dat voorkomen. Veel elektronische schakelingen worden bijvoorbeeld driedubbel uitgevoerd. Als één van de schakelingen een fout resultaat geeft door bijvoorbeeld een stralingspuls, zullen er twee schakelingen nog een goed resultaat geven. De meerderheid beslist dan en het resultaat van de foute schakeling wordt genegeerd. Zo haalt de schakeling zelf al een groot deel van de fouten eruit.

De test van de eerste chips was een spannend moment volgens Leussink. “Het opzetten van een nieuw ontwerpproces, nieuwe simulatie software en een compleet nieuw chipontwerp betekent dat er van alles fout kan gaan. Met het verschijnen van de juiste signalen op de oscilloscoop was het duidelijk dat de ontwerpomgeving werkt en dat we in staat zijn de chips te maken.”

Opstelling waarmee de eerste ASIC’s van SRON getest werden. (foto SRON)

Zie ook:

Dit artikel is een publicatie van Netherlands Institute for Space Research (SRON).
© Netherlands Institute for Space Research (SRON), alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 09 juni 2005
NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.