6 Tendências Eletrônicas Moldando o Design Aeroespacial

A indústria aeroespacial tem uma sede insaciável por novas tecnologias que possam melhorar o desempenho e as capacidades das aeronaves. Esse desejo contínuo por mais velocidade, menos peso, melhor eficiência e novas capacidades impulsiona avanços tecnológicos constantes em componentes eletrônicos e abordagens de design aeroespacial. 

Desde os menores CubeSats até os maiores aviões comerciais, os componentes mais recentes estão levando a aeroespacial para uma órbita superior. Por exemplo, amplificadores de nitreto de gálio em carbeto de silício (GaN-on-SiC) estão revolucionando as comunicações via satélite, enquanto a fiação de nanotubos de carbono promete reduzir drasticamente o peso das aeronaves. Sensores quânticos oferecem precisão de navegação sem precedentes, e chips neuromórficos prometem nos aproximar da criação de drones verdadeiramente autônomos e inteligentes.

Os engenheiros aeroespaciais de hoje enfrentam o desafio empolgante de integrar esses componentes de ponta em aeronaves e espaçonaves de próxima geração. Seja trabalhando em aviónica avançada, sistemas de propulsão elétrica ou plataformas de computação endurecidas para o espaço, entender as seis tendências influentes a seguir tornará você indispensável no setor aeroespacial em evolução.

1. Amplificadores de Potência Avançados GaN-on-SiC para Comunicações por Satélite

Amplificadores GaN-em-SiC são amplamente utilizados em aplicações de alto desempenho, incluindo comunicações por satélite, sistemas de radar e sistemas RF/micro-ondas. O sucesso dos serviços de internet baseados em satélite (como o Starlink da SpaceX) e outras redes de satélites é esperado como um impulsionador chave do crescimento contínuo para o GaN-em-SiC. 

Esses amplificadores de potência oferecem maior eficiência, largura de banda mais ampla e desempenho térmico melhorado em comparação com as opções tradicionais. Para os projetistas, o GaN-em-SiC é um bloco de construção essencial para a criação de sistemas de comunicação por satélite mais compactos, poderosos e confiáveis.

A Qorvo é uma das líderes em soluções RF hoje. Os amplificadores de potência GaN da Qorvo para radar, comunicação por satélite e sistemas de defesa são bem conhecidos por sua alta potência, eficiência e linearidade. 

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2. FPGAs Endurecidos à Radiação para Aplicações Espaciais

FPGAs (field-programmable gate arrays) endurecidos à radiação podem suportar as condições extremas do espaço, incluindo exposição a altos níveis de radiação que fazem com que componentes eletrônicos regulares funcionem mal. Os produtos mais recentes oferecem maior densidade lógica e menor consumo de energia, possibilitando processamento em órbita mais complexo.

Esses dispositivos são projetados para resistir a perturbações de evento único (SEUs) e outras formas de dano induzido por radiação. Eles são programáveis após a implantação, oferecendo uma flexibilidade sem precedentes para sistemas de computação baseados no espaço, permitindo reconfiguração e atualizações em órbita. Essa flexibilidade é extremamente valiosa para se adaptar a desafios imprevistos ou atualizações nos requisitos da missão. 

A família AMD’s Space-Grade Kintex^™ UltraScale^™ XQR FPGA se destaca nessa área. Esses dispositivos da era espacial oferecem até 446K células lógicas e são qualificados para uma dose total de 100 krad(Si), tornando-os adequados para uma ampla gama de aplicações espaciais.

3. Interconexões Ópticas de Alta Largura de Banda para Aviônicos

As interconexões ópticas estão substituindo cada vez mais a fiação de cobre tradicional em sistemas aviônicos. Essa mudança é impulsionada pela necessidade de maior largura de banda de dados e pelas vantagens das fibras ópticas na redução da interferência eletromagnética (EMI). Como as fibras ópticas são imunes à EMI, elas melhoram a confiabilidade da transmissão de dados em ambientes eletrônicos ruidosos. Elas também oferecem uma largura de banda significativamente maior em comparação com o cobre, proporcionando melhor desempenho para aplicações intensivas de dados. 

Fusão de sensores em tempo real – onde dados de múltiplos sensores são combinados e processados em tempo real – exige a alta largura de banda e baixa latência das conexões ópticas. Da mesma forma, displays de alta resolução em cockpits modernos e sistemas de entretenimento para passageiros requerem enormes quantidades de dados para serem transmitidos de forma rápida e confiável, tornando as interconexões ópticas uma opção atraente.

As interconexões ópticas robustecidas VITA 66.5 da TE Connectivity estão ganhando espaço na área aeroespacial com suporte para taxas de dados de até 25 Gbps por canal. O padrão VITA 66.5 garante que elas sejam robustecidas para suportar as condições difíceis encontradas em aplicações aeroespaciais, incluindo variações significativas de temperatura, estresse mecânico e exposição a vibrações extremas. 

4. Sensores Quânticos para Navegação e Cronometragem Aprimoradas

Sensores quânticos aproveitam fenômenos quânticos – como superposição e emaranhamento – para alcançar precisão muito além daquela dos sistemas tradicionais de GPS ou inerciais. Por exemplo, acelerômetros quânticos podem detectar mudanças muito pequenas em movimento e orientação com extrema precisão, possibilitando uma navegação profunda no espaço mais confiável onde sistemas convencionais falhariam. É provável que os sensores quânticos se tornem um componente essencial para o futuro da exploração do espaço profundo. 

A plataforma de tecnologia de núcleo quântico ColdquantaLabs da Infleqtion suporta o desenvolvimento de uma gama de dispositivos quânticos, incluindo relógios atômicos e acelerômetros de alta precisão. Esta plataforma fornece as ferramentas e infraestrutura essenciais necessárias para criar sistemas de navegação de próxima geração, abrindo caminho para uma precisão revolucionária para exploração espacial, operações militares e sistemas de navegação avançados.

5. Chips de Computação Neuromórfica para Drones Autônomos

Os chips de computação neuromórfica são projetados para imitar a arquitetura do cérebro humano. Esta arquitetura permite que os chips neuromórficos processem informações de forma paralela e com alta eficiência, tornando-os particularmente vantajosos para sistemas autônomos como drones. Esses chips se destacam em reconhecimento de padrões, tomada de decisão e processamento em tempo real, todos críticos para drones e outros veículos autônomos que devem se auto-navegar e responder dinamicamente ao seu ambiente.

Os chips neuromórficos realizam cálculos complexos enquanto consomem significativamente menos energia em comparação com processadores tradicionais. Isso é especialmente valioso para drones alimentados por bateria, onde a eficiência energética impacta diretamente o tempo de voo e a funcionalidade autônoma. À medida que os designers de sistemas de IA para drones começam a aproveitar esses novos chips, o potencial para criar drones totalmente autônomos e altamente inteligentes está se tornando cada vez mais viável.

O chip neuromórfico Loihi 2 da Intel é um bom exemplo desta tecnologia. Embora não tenha sido especificamente projetado para a área aeroespacial, o chip Loihi 2 possui características que o tornam um candidato provável para sistemas de drones autônomos do futuro. Embora chips neuromórficos como o Loihi 2 ainda estejam em pesquisa e desenvolvimento para aplicações aeroespaciais, seu potencial como um divisor de águas para sistemas autônomos é amplamente reconhecido.

6. Fiação Ultra-leve de Nanotubos de Carbono para Aeronaves

A fiação de nanotubos de carbono tem o potencial de reduzir significativamente o peso das aeronaves – melhorando a eficiência de combustível e a capacidade de carga – ao mesmo tempo que aumenta a condutividade elétrica e térmica. O desafio? A tecnologia permanece em um estágio predominantemente de desenvolvimento. Integrar a fiação de nanotubos de carbono nos processos de design existentes e garantir a confiabilidade a longo prazo permanecem desafios formidáveis.

Um pioneiro neste campo, a Nanocomp Technologies (parte da Huntsman Corporation) produz folhas e fios de nanotubos de carbono Miralon. Esses materiais poderiam em breve substituir a fiação tradicional de cobre, proporcionando uma economia de peso de até 70%.

Modelando os Céus do Futuro 

Os componentes eletrônicos que impulsionam a inovação na área aeroespacial estão evoluindo rapidamente, oferecendo oportunidades empolgantes para designers e engenheiros. Esses avanços – de amplificadores GaN-em-SiC a sensores quânticos – estão possibilitando sistemas aeroespaciais mais leves, eficientes e capazes. À medida que a indústria avança para a propulsão elétrica, voo autônomo e exploração espacial expandida, dominar essas tecnologias será essencial.

Devemos todos nos esforçar para praticar agilidade pessoal, aprendendo e nos adaptando continuamente a essas novas tecnologias. Curiosidade, diligência e criatividade são as chaves para o sucesso. Ao abraçar essas tendências e os componentes que as possibilitam, os profissionais da área aeroespacial podem criar a próxima geração de aeronaves e espaçonaves que moldarão nosso futuro nos céus e além.