Космос суворий. Це безповітряний вакуум. Температура в ньому може коливатися від сотень градусів біля Сонця до холоду, від якого сповільнюється рух атомів. Для інженерів і вчених, що проєктують супутники та інші космічні апарати, підтримання їх у робочому стані на тривалий час часто є найсерйознішою проблемою, крім успішної роботи після запуску.
Космічна радіація
Космічна радіація — найсерйозніша перешкода для подорожей людини в космос через згубні наслідки не тільки на живі організми, а й на електроніку. Термін «космічна радіація» зазвичай стосується іонізуючого випромінювання або так званих космічних променів.
Космічні промені — це не зовсім промені, як можна припустити з назви. Вони являють собою заряджені субатомні частинки, які несуть достатньо енергії, щоб збивати електрони з їхньої атомної орбіти, іонізуючи їх (тобто, заряджаючи електрично).
Більшість іонізуючих частинок походять від нашого Сонця або через постійний потік, відомий як сонячний вітер, або в результаті гігантських спорадичних вибухів, званих викидами корональної маси. Ці спалахи можуть вивільняти кількість енергії, що дорівнює вибуху тисячі атомних бомб, тому їхній радіоактивний ефект настільки руйнівний. Проте найнебезпечніший вид космічної радіації — це галактичні космічні промені.
Курс на галактичні космічні промені
Галактичні космічні промені — це частинки, що несуть у собі величезну кількість енергії. Вони мчать крізь простір практично зі швидкістю світла від наднових зір або надмасивних чорних дір за межами нашої галактики. Проте вчені не зовсім упевнені в тому, що саме змушує ці частинки рухатися так далеко і швидко.
У той час як методи екранування можуть допомогти захистити людей та електроніку від більшої частини сонячної радіації, галактичні космічні промені здатні проходити крізь усе що завгодно: людську шкіру, стіни космічного корабля або кремнієві чипи. Коли ці заряджені частинки проникають крізь матерію і стикаються з нею, вони можуть порушити баланс електронів усередині пристроїв та напівпровідникових схем, буквально «зводячи їх з розуму».
Фізичні ефекти, що відбуваються за мільярди кілометрів від нас, «грають у кості» з електронікою. Вони можуть перетворити регістри процесора на генератори випадкових чисел», — розповідає Рафал Грачик, науковий співробітник SnT, Міждисциплінарного центру безпеки, надійності та довіри при Люксембурзькому університеті.
Не дивно, що космічним променям вдається створювати хаос у таких процесах, як спонтанне ввімкнення пожежної сигналізації у космічній капсулі або переривання зв’язку на борту МКС.
Феномен бітового зсуву
Космічний промінь може викликати бітові перевороти таких технологій пам’яті, як RAM та NAND-флеш. Бітовий переворот — це коли один або кілька бітів втрачають значення даних, змінюючись із 0 на 1 або навпаки. Лише один перевернутий біт може зробити увесь набір даних непридатним для використання. Тому сучасна електроніка має бути надійно захищена від руйнівної дії космічних променів.
«Тимчасові перевороти бітів — відоме явище, що викликає складнощі у галузі, особливо на автомобільному ринку. У 2009 році навіть стався випадок, коли космічні промені були винуватцем «залипання» педалі акселератора та наступної кампанії відкликання дев’яти мільйонів автомобілів. Саме тому наш виробник електроніки випускає низку пристроїв, що пропонують апаратний захист вбудованого SRAM від перевороту бітів для флеш-сховищ eMMC та UFS», — пояснює Рая Козлов, директор із роботи з клієнтами в Western Digital та глобальний експерт з якості та надійності продуктів на основі флешпам’яті.
Нова космічна ера
З появою приватних компаній та польотів, які фінансуються мільярдерами, запуски в космос стали звичайним явищем. Проте, щоб протистояти космічним небезпекам, потрібно набагато більше, ніж просто ракетобудування. Оскільки з нашої планети відправляється все більше місій, необхідні надійніші сховища даних та пам’яті, щоб уникнути витоку інформації у космос.
Нагадаємо, що в жовтні 2021 року на Сонці стався найпотужніший спалах у напрямку Землі, який міг пошкодити супутники на орбіті.
