探索世界：半導體技術如何支援太空研究

縱觀人類歷史，理解環境事件所引起的連鎖反應始終是一項挑戰。松樹林中的霜凍以及隨暴風鋒面而來大雨如何導致數百英里外的港口突然湧入淤泥？

從地面上看，您很難甚至不可能發現松樹林和港口之間的關聯。但由於地球觀測衛星的可用性日益提高，科學家和政策制定者可以從高空觀察地球，以解開地質學、氣象學和生態學之間的共生關係。

德州儀器航太和航空電子系統經理 Jason Clark 表示：「以前，如果您拍攝了一張衛星影像，或許可以從中推斷出一些東西。但現在，我們可以每天甚至更頻繁地拍照。我們可以開始觀察事情如何隨著時間而變化，並對將會發生的事情做出預測。還會發生更多地震嗎？這個流冰群的規模會縮小還是擴大？」

成像技術創造了大局

光學、雷達和紅外線成像可以提供太空環境的全方位影像。

德州儀器航太與國防總監 Laura Mueller 表示：「透過結合使用來自太空的各種感測器，我們可以重新創造更廣闊，更清楚的視野，來了解周遭的世界。

光學影像使用相機來捕捉天氣、雲層或地形變化。透過雲層測量下方地面需要雷達成像，其會使用更長的波長來穿透雲層。然而，雷達成像的缺點是，隨著其穿透能力的增強，其空間解析度則會降低。

合成孔徑雷達透過從物體反射電磁波並監聽回波來克服此限制。雷達天線的尺寸或孔徑可以更精確地測量海平面或冰層厚度等物體。

Jason 表示：「透過利用衛星沿著軌道移動的方式，我們可以創造一個實際上長達數公里的虛擬或合成孔徑，而實體天線實際上要小得多。因此，無論天氣條件如何，我們都能進行更精確的觀測。」

透過光學和雷達成像，可以深入了解涉及深度或厚度的測量，而高光譜或紅外線成像則使科學家能夠了解大氣及其內部物質的成分，甚至重建土壤的化學成分。透過紅外線影像進行測量還可以追蹤溫度的變化。

使用最新的航太級產品和分類來建造可靠的衛星

許多決定地球觀測未來的成像技術並不是新鮮的技術。然而，想要讓元件具有足夠的彈性以適應不穩定的太空環境，又要能滿足資料處理需求，這個要求難度極高，先前已讓許多商業和研究應用望之卻步。

Jason 表示：「在太空中進行任何作業都會面臨許多挑戰。我們設計和測試的裝置能夠承受較高的輻射等級或溫度波動，並且能夠長期保持可靠且正常的運作，因為一旦進入軌道，硬體就不容易維修。」

可靠性和生存能力在環境研究背景下尤為重要。若要追蹤溫度模式或拓撲隨時間的變化，採用的材料和技術需能承受這項研究所需的時間範圍。

傳統上，這意味著衛星營運商必須依賴根據軍事規範、合格製造商清單 (QML) V 級製造的輻射強化元件。V 類元件採用陶瓷封裝密封，可耐受高輻射劑量和脫氣，其中空間溫度波動會導致塑膠封裝釋放化學物質，進而降低感測器陣列的性能。

航太級 QML P 類元件也經過輻射強化，是採用專用塑膠封裝且符合最少釋氣需求的航太元件新分類。QML P 類元件尺寸較小，因此可在衛星中封裝更多元件，並提升其功能。 

輻射強化元件有助於滿足地球同步軌道和中地球軌道中地球觀測衛星的輻射和性能要求，並經過精心設計和測試，能夠可靠地進行超過十年的連續監測。  

對於在近地軌道上運行的衛星，航太級強化塑膠等耐輻射元件經過量身打造，可透過採用成本最佳化的塑膠封裝提供經測試的輻射性能，來滿足更低的輻射要求、更短的任務持續時間和更大的衛星數量。

Laura 表示：「在 TI，我們提供不同的裝置分類，協助我們的客戶平衡系統需求。我們提供的產品有助於滿足系統級規格，並利用我們廣泛的輻射強化和耐輻射裝置產品來滿足可靠性需求。」

這些分類與裝置在現在和未來都很重要。 

Jason 表示：「地球已有幾十億年的歷史，相較之下，人類只是以最微不足道的時間來測量這個星球。但透過今天與科學家合作，我們能夠為他們明天的需求做好準備。」