Космос суров. Это безвоздушный вакуум. Температура в нем может колебаться от сотен градусов около Солнца до такого холода, от которого замедляется движение атомов. Для инженеров и ученых, проектирующих спутники и другие космические аппараты, поддержание их в рабочем состоянии на как можно более длительный срок часто является самой серьезной проблемой, кроме успешной работы после запуска.
Космическая радиация
Космическая радиация — самое серьезное препятствие для путешествий человека в космос из-за пагубных последствий не только на живые организмы, но даже на электронику. Термин «космическая радиация» обычно относится к ионизирующему излучению или так называемым космическим лучам.
Космические лучи — это не совсем лучи, как можно было бы предположить, исходя из названия. Они представляют собой заряженные субатомные частицы, которые несут достаточно энергии, чтобы сбивать электроны с их атомной орбиты, ионизируя их (то есть, заряжая электрически).
Большинство ионизирующих частиц исходят от нашего Солнца либо через постоянный поток, известный как солнечный ветер, либо в результате спорадических гигантских взрывов, называемых выбросами корональной массы. Эти вспышки могут высвободить количество энергии, равной взрыву тысячи атомных бомб, поэтому их радиоактивный эффект настолько разрушителен. Тем не менее самый опасный вид космической радиации — это галактические космические лучи.
Курс на галактические космические лучи
Галактические космические лучи — это частицы, содержащие в себе огромное количество энергии. Они несутся сквозь пространство практически со скоростью света от сверхновых, образующихся звезд или сверхмассивных черных дыр за пределами нашей галактики. Но ученые не совсем уверены в том, что именно заставляет эти частицы двигаться так далеко и так быстро.
В то время как методы экранирования могут помочь защитить людей и электронику от большей части солнечной радиации, галактические космические лучи способны проходить сквозь все что угодно: человеческую кожу, стены космического корабля или кремниевые чипы. Когда эти заряженные частицы проникают сквозь материю и сталкиваются с ней, они могут нарушить хрупкий баланс электронов внутри устройств и полупроводниковых схем, буквально «сводя их с ума».
«Физические эффекты, происходящие за миллиарды миль от нас, «играют в кости» с электроникой. Они могут превратить регистры процессора в генераторы случайных чисел», — рассказывает Рафал Грачик, научный сотрудник SnT, Междисциплинарного центра безопасности, надежности и доверия при Люксембургском университете.
Неудивительно, что космическим лучам удается создавать хаос в таких процессах, как спонтанное включение пожарной сигнализации на космической капсуле или прерывание связи на борту МКС.
Феномен битового сдвига
Космический луч может вызывать битовые перевороты таких технологий памяти, как RAM и NAND-флеш. Битовый переворот — это когда один или несколько битов теряют значение данных, меняясь с 0 на 1 или наоборот. Всего один перевернутый бит может сделать весь набор данных непригодным для использования. Поэтому современная электроника должна быть надежно защищена от разрушительного воздействия космических лучей.
«Временные перевороты битов — известное явление, вызывающее сложности в отрасли, особенно на автомобильном рынке. В 2009 году даже произошел случай, когда космические лучи были виновником «залипания» педали акселератора и последующей отзывной кампании девяти миллионов автомобилей. Именно поэтому наш производитель электроники выпускает ряд устройств, предлагающих аппаратную защиту встроенного SRAM от переворота битов для флеш-хранилищ eMMC и UFS», — объясняет Рая Козлов, директор по работе с клиентами в Western Digital и глобальный эксперт по качеству и надежности продуктов на основе флеш-памяти.
Новая космическая эра
С появлением частных компаний и полетов, финансируемых миллиардерами, запуски в космос стали обычным явлением. Тем не менее, чтобы противостоять космическим опасностям, нужно гораздо больше, чем просто ракетостроение. По мере того как с нашей планеты отправляется все больше миссий, нужны все более надежные хранилища данных и памяти, чтобы избежать утечки информации в космос.
Напомним, что в октябре 2021 года на Солнце произошла мощнейшая вспышка по направлению к Земле, которая могла повредить спутники на орбите.
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
