Optimización Multi-Objetivo y Evaluación de Fiabilidad de Blindaje Radiológico Multicapa para Misiones en el Espacio Profundo
Autores: Guan, Shukai; Fu, Guicui; Wan, Bo; Wang, Xiangfen; Chen, Zhiqiang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Optimización Multi-Objetivo y Evaluación de Fiabilidad de Blindaje Radiológico Multicapa para Misiones en el Espacio Profundo
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Estudio
Blindaje contra radiación espacial
Método de diseño
Optimización multiobjetivo
Evaluación de fiabilidad
Algoritmo genético
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio propone un método avanzado de diseño de blindaje contra radiación espacial que integra la optimización multiobjetivo con la evaluación de la fiabilidad para mitigar el impacto de los duros entornos de radiación espacial en los sistemas electrónicos. Se emplea un algoritmo genético para optimizar configuraciones de blindaje de múltiples capas en relación con la reducción de la dosis de radiación, la eficiencia de masa y el grosor estructural. Para garantizar la aplicabilidad práctica, se desarrolla un marco de evaluación de fiabilidad que incorpora factores de incertidumbre, donde los diseños de blindaje se consideran aceptables cuando el nivel de confianza del riesgo (CL) se mantiene por debajo del 5%. Un estudio de caso que simula misiones de larga duración en el espacio profundo demuestra que la configuración de blindaje optimizada de cinco capas reduce la tasa de fallos inducidos por radiación en aproximadamente un 57%, mejorando la fiabilidad a largo plazo de los componentes electrónicos centrales a 0.94 durante una misión de cinco años. Estos hallazgos validan la efectividad del enfoque propuesto para apoyar el desarrollo de blindajes contra radiación fiables y ligeros para futuras misiones espaciales.
Descripción
Este estudio propone un método avanzado de diseño de blindaje contra radiación espacial que integra la optimización multiobjetivo con la evaluación de la fiabilidad para mitigar el impacto de los duros entornos de radiación espacial en los sistemas electrónicos. Se emplea un algoritmo genético para optimizar configuraciones de blindaje de múltiples capas en relación con la reducción de la dosis de radiación, la eficiencia de masa y el grosor estructural. Para garantizar la aplicabilidad práctica, se desarrolla un marco de evaluación de fiabilidad que incorpora factores de incertidumbre, donde los diseños de blindaje se consideran aceptables cuando el nivel de confianza del riesgo (CL) se mantiene por debajo del 5%. Un estudio de caso que simula misiones de larga duración en el espacio profundo demuestra que la configuración de blindaje optimizada de cinco capas reduce la tasa de fallos inducidos por radiación en aproximadamente un 57%, mejorando la fiabilidad a largo plazo de los componentes electrónicos centrales a 0.94 durante una misión de cinco años. Estos hallazgos validan la efectividad del enfoque propuesto para apoyar el desarrollo de blindajes contra radiación fiables y ligeros para futuras misiones espaciales.