The Effects of Space Radiation on Small Satellites-General Structure of Cubesat and Internet of Space Things

Abstract

Small satellites have started to be produced as a solution to the volume, weight and cost problems of traditional satellites. CubeSat as a small nano satellite whose production is gaining speed today, has contributed to research in space and satellite with the Internet of Things. CubeSat networks that can communicate each other in space are created with the development of the Internet of Things. The performance of satellites is attempted to be maximized with small satellites. Small electronic components of these satellites increase the sensitivity to space radiation. At the same time, the performance of the satellite is affected. More durable materials are being developed to minimize these impacts. In addition,
satellites are tested for their durability by irradiating the satellite to be sent with close amounts of space radiation before it is sent into space. Signals that are important in satellite communication are affected by atmospheric conditions. In this context, the effect of the ionosphere which is the layer of the atmosphere on signals is mentioned. A compilation article about CubeSat networks that bring the concept of the Internet of Space Things to the fore, the effects of space radiation on small satellites, the materials that can be used on small satellites to reduce this effect and the radiation tests conducted has been written to address the lack of local resources. 

Keywords

• Cubesat
• Graphene
• Small Satellite
• Nanocomposite
• Radiation Test
• Space Radiation”

References

1. Akkaş, M. A., “Nano iletişim teknolojilerinin biyomedikale katkısı”, Sakarya Ünivesitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 22(2), 516-528, 2018. DOI: 10.16984/saufenbilder.290340.
2. Guarducci, F., Coletti M. and Gabriel, S. B., “Design and Testing of a Micro Pulsed Plasma Thruster for CubeSat Application”, Presented at the 32nd International Electric Propulsion Conference, Wiesbaden/Germany, IEPC-2011-239.
3. Ümit, M. E., Baş, M. E., Akyol, İ. E., Uludağ, M. Ş., Ecevit, A. B. ve Aslan, A. R., “Türksat 3USAT Küp Uydusu İçin Elektrik Güç Sistemi Tasarlanması”, IV.Ulusal Havacılık ve Uzay Konferansı, 2012.
4. Sarı, Ö., “İTÜpSAT1 Uydusunun Entegrasyonu ve Testleri”, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 2010.
5. Türkiye Cumhuriyeti Milli Savunma Bakanlığı Hava Kuvvetleri Komutanlığı, “Uydular Ve Yörüngeleri”, 27 Aralık 2019, Available: https://www.hvkk.tsk.tr/Custom/Hvkk/243
6. Elektronik Haberleşme, “Uydu Yörüngeleri”, 2017, Available: https://www.elektronikhaberlesme.org/uydu-yorungeleri/
7. THINKTECH, “Küçük Uydular ve Başarı Potansiyelleri”, STM Teknolojik Düşünce Merkezi, Araştırma Raporu, 2019.
8. Kılıç, G., Örtlek, H. G., ve Saraçoğlu, Ö. G., “Elektromanyetik Radyasyona Karşı Koruyucu Tekstillerin Ekranlama Etkinliği(SE) Ölçüm Yöntemleri”, Erciyes Üniversitesi, The Journal Of Textiles and Engineers, Sayı 72, 2015.

9. TAMSAT-Amatör Uydu Teknolojileri Derneği, “Uzay Radyasyonunun Elektronik Devreler Ve Uydu Sistemleri Üzerine Etkileri, Radyasyona Karşı Güçlendirme-1”, 31 Mayıs 2012, Available: https://www.tamsat.org.tr/tr/uzay-radyasyonunun-elektronik-devreler-ve-uydu-sistemleri-uzerine-etkileri-radyasyona-karsi-guclendirme-1/
10. Menteş, E., “Kompozit 3U Küp Uyduların Yapısal Analiz ve Tasarımları”, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 2015.
11. Türksoy, E. S., Üstündağ, S., Sarıtaş, Ö. ve Saraçoğlu, Ö. G., “Tekstil Malzemelerinin Elektromanyetik Kalkanlama Etkinliği Ölçümünde Yenilikçi Bir Test Aparatı”, Erciyes Üniversitesi, Yüzüncü Yıl Üniversitesi, Araştırma Makalesi, Cilt 22, Sayı 99, 2015.
12. Yılmaz, R., “Elektromanyetik Kalkanlama Özelliği Olan Malzemeler”, Kırklareli Üniversitesi, Elektronic Journal of Vocational Colleges, 2014.
13. Altun, M., Karteri, İ., Güneş, M. ve Alma, M. H., “Grafen Katkılı Odun-Plastik Nanokompozitlerinin Elektromanyetik Özellikleri ve Elektromanyetik Kalkanlama Etkinliği Karşılaştırmalı Çalışması”, Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 20(1), 2017. DOI: 10.17780/ksüjes.304082.
14. Kashi, S., Perumal, V. and Varley, R., “EMI Shielding Effectiveness of Graphene Nanocomposites: Effects of Filler Loading and Thickness”, 18th European Conference on Composite Materials Athens, Greece, 2018.
15. Özkaptan, C. ve Tekinalp, O., “Uzay Uygulamalarında Küçük Uyduların Yeri ve Maliyet Etkenleri”, Tübitak/Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Pivolka, Yıl:2, Sayı:6, 2003.
16. Tübitak Bilim Genç, “Uzaydaki radyasyonu Yeryüzünde Test Edebileceğiz”, 9 Aralık 2019, Available: http://bilimgenc.tubitak.gov.tr/makale/uzaydaki-radyasyonu-yeryuzunde-test-edebilecegiz
17. eoPortal Directory, “Satellite Missions Database”, 2021, Available: https://eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions
18. Keser, Ö.F., Yenisoy, A. ve İdare, B., “Uydu güç sistemlerindeki güneş hücrelerine yönelik uzay kalifiye mikro lens dizilerinin geliştirilmesi”, Sakarya Ünivesitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 2017. DOI: 10.16984/saufenbilder.294872.
19. IONOLAB, “İyonosfer”, 2011, Available: http://www.ionolab.org/index.php?page=ionosphere
20. PennState College of Earth and Mineral Sciences, “The Ionospheric Effect”, 2020, Available: https://www.e-education.psu.edu/geog862/node/1715
21. Carrano, C.S. and Groves, K.M., “Temporal Decorrelation of GPS Satellite Signals due to Multiple Scattering from Ionospheric Irregularities”, 23rd International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation, Portland, OR, September 21-24, 2010.
22. Saeed, N., Elzanaty, A., Almorad, H., Dahrouj, H., Al-Naffouri, T.Y. and Alouini, M., “CubeSat Communications: Recent Advances and Future Challenges”, 2019. DOI: 10.1109/COMST.2020.2990499.
23. Haber Ekspres, “Küp Uydular (KÜPSAT)”, 13 Ekim 2016, Available: https://www.haberekspres.com.tr/kup-uydular-kupsat-makale,5003.html
24. Gunter’s Space Page, “CubeSat”, 2020, Available: https://space.skyrocket.de/doc_sat/cubesat.htm
25. Gündüz, M.Z. and Daş, R., “Nesnelerin İnterneti: Gelişimi, bileşenleri ve uygulama alanları”, Bingöl Üniversitesi, Fırat Üniversitesi. 24(2), 327-335, 2018. DOI: 10.5505/pajes.2017.89106.
26. Akyıldız, I.F. and Kak, A., “The Internet of Space Things/CubeSats:A ubiquitous cyber-physical system for the connected world”, Broadband Wireless Networking Laboratory, School of Electrical and Computer Engineering, Georgia Institute of Technology, Atlanta, GA 30332, United States, 2019. DOI: 10.1016/j.comnet.2018.12.017.