La famosa frase de la película Alien era: “En el espacio, nadie te escucha si gritas”. De regreso en la Tierra, sin embargo, todos escucharán los gritos si una nave espacial de miles de millones de dólares falla debido a problemas derivados de componentes defectuosos. Por esa razón es fundamental que los diseñadores aeroespaciales escojan los capacitores indicados para las aplicaciones espaciales y se aseguren de evitar piezas que sean falsificadas que puedan fallar.
La electrónica en aplicaciones aeroespaciales
Las áreas relacionadas de la exploración espacial y los misiles nucleares fueron los principales factores que impulsaron el desarrollo temprano de la industria electrónica y la tecnología. La misión a la luna Apollo de la NASA impulsó la invención de la tecnología de circuitos integrados (IC), mientras que el programa de misiles Minuteman propició la primera producción masiva de circuitos integrados. Los viajes espaciales requieren sistemas y componentes electrónicos. Los desafíos incluyen vibraciones extremas, amplias variaciones de temperatura y condiciones de vacío. La radiación también constituye un problema mayor, ya que puede causar fallas o incluso destruir los componentes electrónicos por completo.
Debido a estos temas, la electrónica espacial debe contemplar especificaciones exigentes. En consecuencia, el mercado de componentes aptos para el espacio se limita a una reducida cantidad de proveedores con capacidad para satisfacer los estándares.
Fallos de componentes aeroespaciales
En ocasiones, los fracasos de las misiones espaciales se han atribuido a fallos en los componentes. El uso de una SRAM defectuosa fue uno de los posibles motivos del fracaso de la sonda espacial rusa Phobos-Grunt. La sonda Fobos-Grunt, que se lanzó en 2011, debía realizar un viaje de ida y vuelta a una de las lunas de Marte. Sin embargo, la sonda no pudo salir de la órbita de la Tierra y finalmente se estrelló.
El director de la agencia espacial rusa atribuyó el fracaso a las piezas falsificadas, que no funcionaron correctamente una vez expuestas a la radiación de los rayos cósmicos.
Una comisión a cargo de investigar el accidente concluyó que el fracaso de la misión Fobos-Grunt fue el resultado de muchos factores, incluso un control de calidad deficiente y la falta de pruebas.
Piezas falsificadas en el sector aeroespacial: peligros y buenas prácticas
Las piezas falsificadas se han convertido en un desafío cada vez mayor para el negocio de la electrónica por muchos motivos, incluso la creciente intervención de empresas chinas en el sector industrial. Además, la gran cantidad de piezas obsoletas que se utilizan en programas aeroespaciales militares en desuso hacen del mercado un objetivo tentador para los componentes falsificados.
A fin de combatir la avalancha de productos de imitación, la NASA contribuyó a conformar el Comité G-19 Internacional de la SAE para desarrollar prácticas destinadas a reducir los riesgos asociados con las piezas falsificadas. La NASA ha establecido una serie de procedimientos destinados a detectar y evitar la falsificación. Asimismo, la agencia ha desarrollado métodos para evaluar las capacidades de los proveedores y los posibles problemas.
Falsificaciones de componentes electrónicos: cómo validarlas
Sin embargo, los contratistas del sector espacial deben encargarse de implementar un proceso para determinar qué dispositivos falsificados se encuentran en el mercado. Esto requiere un esfuerzo constante y fuentes de datos confiables para conocer los informes acerca de los dispositivos falsificados disponibles en el mercado.
Las empresas también pueden implementar pruebas más exhaustivas de los productos electrónicos. Por ejemplo, NXP Semiconductors lanzó una solución USB Tipo C diseñada para validar dispositivos, incluida la verificación de piezas falsificadas en los suministros de energía.
Normas MIL para el sector aeroespacial
Los contratistas también deben garantizar que adquieren piezas que cumplen con los estándares de rendimiento y resistencia en el espacio. Entre estos estándares se encuentra MIL-PRF-55365, que establece los requerimientos generales de los capacitores de tantalio dieléctrico, con chip fijo. Estos capacitores se utilizan principalmente en circuitos híbridos de película gruesa y delgada o en aplicaciones de montaje en superficie para filtros, derivaciones, acoplamientos y otras.
Otro estándar es el MIL-STD-1580, que define los requerimientos para el análisis de la destrucción física de muestras de piezas. El estándar establece los requisitos para los procedimientos de análisis y la interpretación de los resultados.
Alternativamente, existe la especificación 3009 de la European Space Components Coordination (ESCC), que abarca varios tipos de capacitores, incluidos de cerámica, de tantalio y de alimentación. La especificación incluye clasificaciones, características físicas y eléctricas, y datos de prueba e inspección.
Uso de los fabricantes de electrónica aeroespacial
Los contratistas aeroespaciales pueden asegurarse de que los componentes son auténticos y conformes a los estándares al adquirirlos, de forma directa, de los proveedores o distribuidores autorizados. Algunos proveedores de capacitores ofrecen dispositivos que están específicamente diseñados para aplicaciones espaciales, aeroespaciales y militares.
Por ejemplo, AVX introdujo los capacitores de cerámica multicapa dieléctricos (MLCC) X7R, con electrodo de metal base (BME), de nivel espacial idóneos para su uso en satélites y naves espaciales con y sin tripulación. AVX indicó que los dispositivos ofrecen valores de capacitancia más altos en tamaños de caja más pequeños para reducir el uso del espacio y peso, factores principales en los productos electrónicos espaciales. Los capacitores también presentan enchapado de plomo y estaño con terminaciones Flexiterm para resistir el estrés mecánico, lo que permite más del doble de la flexión de placa que las terminaciones estándar.
AVX también ofrece la serie de capacitores TCH, con chip de polímero y tantalio, sellados herméticamente, para aplicaciones aeroespaciales y otras aplicaciones de alta confiabilidad. AVX señaló que la serie TCH se desarrolló originalmente para un programa de la Agencia Espacial Europea que requería una capacitancia sumamente alta y una resistencia en serie equivalente (ESR) baja.
Otro proveedor, KEMET Corp, anunció una línea de capacitores de polímero idóneos para los mercados militar y aeroespacial. Los capacitores, que forman parte de la serie Polymer COTS T540 y T541 de la empresa, están diseñados para aplicaciones de filtrado y desacople que requieren una ESR muy baja, alta capacidad de corriente de ondulación y retención de capacitancia optimizada a alta frecuencia. Estas características son idóneas para aplicaciones aeroespaciales como radares, suministros de energía y sistemas de dirección.
Distribuidores de electrónica para aplicaciones aeroespaciales
A la hora de abastecerse de distribuidores, los contratistas del sector aeroespacial deben asegurarse de tratar con firmas acreditadas que no negocian con piezas falsificadas. Esta es una particular preocupación en el segmento militar/aeroespacial donde muchos componentes se volvieron obsoletos.
Algunos distribuidores ofrecen garantías de que pueden evitar las piezas falsificadas negociando directamente con los proveedores, sin efectuar compras a terceros. Por ejemplo, Arrow Electronics Inc. señaló que durante las últimas dos décadas compró productos al final de la vida útil a granel directamente de fábrica.
Esto permite a Arrow seguir vendiendo miles de piezas obsoletas a 10 años de haberse discontinuado su producción. Las piezas de Arrow cuentan con Certificados de cumplimiento, que eliminan el riesgo de sabotaje de las misiones espaciales a causa de componentes falsificados. Al escoger las piezas correctas y tomar las medidas para evitar los productos falsificados, los contratistas contribuyen a reducir el riesgo de falla del capacitor en el espacio exterior.