Всем привет! Длительное время вся информация о радиотехнических разработках для космического пространства оставалась за железным занавесом. Однако, с течением времени, занавес начал медленно подниматься. И вместе с этим, многие интересные факты открылись на широкую публику.
Сегодня мы рассмотрим одну из самых интересных областей электронных исследований- космическую электронику.
Эксплуатация в условии повышенной радиации
Начнем с того, что годовая доза ионизирующего излучения на поверхности Земли составляет всего 1 КРад. Доза весьма малая, поэтому излучение не влияет на работу электроники.
Поднимаемся выше, а точнее на 384,7 км над Землей. Достигаем орбиту МКС. Зафиксировано, что годовая доза на орбите МКС составляет 2 КРад. Хоть и цифра кратно выше, никакого отрицательного эффекта на электронике она не вызывает. Поэтому, экипаж на борту пользуется вполне земными устройствами. С ноутбуков идёт управление российскими элементами станций, а с помощью смартфона или планшета экипаж выходит на связь с землей.
Поднимаемся выше. На высоте ~800 км от поверхности Земли начинается радиационный пояс. Внутри радиационного пояса доза излучения достигает значения 100 КРад. Именно при таких условиях должна работать высокочувствительная электроника в течении длительного времени.
Как пример, во время полета Аполлон 15 находился в хвосте магнитосферы Земли несколько суток, далее был переход на орбиту Луны, работа на ее поверхности и обратный путь. В течении 5 дней электроника непрерывно выполняла свою работу. Хоть и были некоторые неполадки, как пример: выход из строя конденсатора в таймере полетного времени или короткое замыкание в системе управления, специалисты все равно оценили их как вполне штатная ситуация.
Почему так произошло? Все очень просто. Радиодетали, применяемые в бортовой электронике космического оборудования, проходят жесткий отбор с начального этапа создания. Именно поэтому, в Советском Союзе для военно-космической электроники была своя приёмка. Кроме того, жизненно важные элементы дублируются несколько раз. При выходе из строя одного элемента, ее тут же заменяет его близнец. Иных путей для защиты оборудования от выхода из строя, к сожалению, пока не придумано.
Влияние радиации на электронику
Как оказалось, радиация может влиять на электронику совсем нестандартным образом. И самое безобидное, это искажение содержимого в памяти. Как итог, программа для расчета может попросту уйти в сбой, так как один из этапов в последовательности сбит.
Решили проблему инженеры архитектурным методом. А точнее: мажоритарной логикой. Блоки дублируются на 3 копии, и даже если один из копий будет сбит, два правильных пересилят в запросе один неверный. Кроме того, были применены более стойкие к ошибкам ячейки памяти и коды коррекции ошибок.
Но даже с подобными ухищрениями не удается добиться стабильной работы. Излучения влияют и на характеристики микросхем. Когда гамма и рентгеновские излучения проходят через корпус микросхемы, они накапливаются в подзатворном диэлектрике транзисторов. Происходит медленный процесс изменения параметров порогового напряжения и тока утечки. Как итог: неправильная работа и выход из строя. Остается надеяться только на исправность дублирующего компонента.
"Из одной системы нам еще долго не выбраться — из солнечной."
Станислав Ежи Лец
Спасибо что дочитал данную статью! Я буду очень благодарен если ты поставишь палец вверх и подпишешься на мой канал! .
