دانشمندان دانشگاه MIT اولین سنسورهای پلاسمایی کاملاً دیجیتالی را برای فضاپیماهای در حال گردش ساخته اند. این سنسورهای پلاسما که به نام RPA (Retarding Potential Analyzer) شناخته می شوند، برای تعیین ترکیب شیمیایی و توزیع انرژی یونی جو توسط ماهواره‌ها استفاده می‌شوند.

فرایند ساخت سخت افزار برش لیزری و همچنین سنسورهای پلاسمای نیمه هادی پیشرفته، در اتاق پاک انجام می شود و بر این اساس فرایندی هزینه بر است و به هفته ها ساخت پیچیده نیاز دارد. در مقابل، ساخت سنسورها با پرینت سه بعدی را می توان با ده ها دلار در عرض چند روز انجام داد.

به دلیل هزینه کم و تولید سریع، این سنسورها برای ماهواره های مکعبی (CubeSats) ایدئال هستند. این ماهواره های ارزان، کم مصرف و سبک وزن اغلب برای ارتباطات و نظارت بر محیط زیست در جو فوقانی زمین استفاده می شوند.

پژوهشگران RPAها را با استفاده از ماده مرکب شیشه - ‌سرامیک (glass-ceramic) که دوام بیشتری نسبت به مواد سنتی مانند سیلیکون و پوشش‌های لایه نازک دارند، توسعه دادند. آنها با به کارگیری شیشه- سرامیک برای چاپ سه بعدی توانستند سنسورهایی با اشکال پیچیده ایجاد کنند که می توانند نوسانات دمایی گسترده ای را که یک فضاپیما در مدار پایین زمین با آن مواجه می شود، تحمل کند.

 سنسورهای تطبیق پذیر

RPA برای اولین بار در یک ماموریت فضایی در سال 1959 مورد استفاده قرار گرفت. این سنسورها انرژی را در یون ها یا ذرات باردار شناور در پلاسما، که ترکیبی فوق گرم از مولکول های موجود در جو فوقانی زمین است، شناسایی می کنند.

این سنسورها شامل مجموعه ای از شبکه‌های باردار الکتریکی هستند که با سوراخ‌های ریز حفره دار شده‌اند. با عبور پلاسما از این سوراخ ها الکترون ها و سایر ذرات از بین می روند، تا زمانی که فقط یون ها باقی بمانند. این یون ها جریان الکتریکی ایجاد می کنند که سنسور آن را اندازه گیری و تحلیل می کند.

پژوهشگران از یک ماده شیشه- سرامیکی قابل چاپ به نام Vitrolite استفاده کرده اند. این ماده بادوام همچنین می‌تواند تا دمای 800 درجه سانتیگراد را بدون شکستگی تحمل کند، در حالی که پلیمرهای مورد استفاده در RPA های نیمه هادی در دمای 400 درجه سانتیگراد شروع به ذوب شدن می‌کنند.

در ساخت دیجیتال، اشیاء توصیف شده در یک فایل طراحی می توانند بسیار پیچیده باشند. این میزان دقت به پژوهشگران این امکان را می‌دهد تا مش‌های برش لیزری با شکل‌های منحصربه‌فرد ایجاد کنند تا سوراخ‌ها زمانی که در داخل محفظه RPA قرار می‌گیرند، کاملاً در یک راستا قرار گیرند. این باعث می‌شود یون‌های بیشتری عبور کنند که منجر به اندازه‌گیری‌های با وضوح بالاتر می‌شود.