Представитель Роскосмоса Юрий Макаров прокомментировал выходы спутников корпорации из строя, передает РИА «Новости».
По его словам, точные причины неизвестны, и это достаточно частая ситуация.
«Говорим о тяжелых заряженных частицах, космических лучах, воздействии техногенных объектов, иногда говорим о преднамеренном воздействии на космические аппараты, но точную причину не знаем», — отметил Макаров.
Когда гамма и рентгеновское излучение (в том числе вторичное, полученное из-за столкновения электронов с корпусом аппарата) проходит через микросхему — в подзатворном диэлектрике транзисторов начинает постепенно накапливаться заряд, и соответственно начинают медленно изменятся параметры транзисторов — пороговое напряжение транзисторов и ток утечки. Обычная гражданская цифровая микросхема уже после 5000 рад может перестать нормально работать (впрочем, человек может перестать работать уже после 500-1000 рад).
Помимо этого, гамма и рентгеновское излучение заставляет все pn переходы внутри микросхемы работать как маленькие «солнечные батареи» — и если в космосе обычно радиация недостаточна, чтобы это сильно повлияло на работу микросхемы, во время ядерного взрыва потока гамма и рентгеновского излучения уже может быть достаточно, чтобы нарушить работу микросхемы за счет фотоэффекта.
Затем — флеш/EEPROM память. Кто-то может еще помнить старые микросхемы памяти с ультрафиолетовым стиранием ...
Чтобы снизить стоимость, выпускалась и версия без кварцевого окна, считавшаяся однократно-программируемой. Но народные умельцы все равно умудрялись её стирать — рентгеновским излучением. Точно такой же эффект есть и в космосе — радиация мееедленно стирает данные в eeprom/flash памяти, поэтому все активно исследуют FRAM/MRAM память для космических применений (у нас этим занимается Интеграл и Ангстрем). Не стирается от радиации также память на пережигаемых и закорачиваемых перемычках — fuse и antifuse, с этим разбирается Микрон. На западе впрочем летают и на дешевой около-гражданской eeprom, и проблем в целом не имеют.
На низкой орбите 300-500км (там где и люди летают) годовая доза может быть 100 рад и менее, соответственно даже за 10 лет набранная доза будет переносима гражданскими микросхемами. А вот на высоких орбитах >1000km годовая доза может быть 10'000-20'000 рад, и обычные микросхемы наберут смертельную дозу за считанные месяцы.
Тяжелые заряженные частицы (ТЗЧ) — протоны, альфа-частицы и ионы больших энергий
Это самая большая проблема космической электроники — ТЗЧ имеют такую высокую энергию, что «пробивают» микросхему насквозь (вместе с корпусом спутника), и оставляют за собой «шлейф» заряда. В лучшем случае это может привести к программной ошибке (0 стать 1 или наоборот — single-event upset, SEU), в худшем — привести к тиристорному защелкиванию (single-event latchup, SEL). У защелкнутого чипа питание закорачивается с землей, ток может идти очень большой, и привести к сгоранию микросхемы.
Когда такая частица сталкивается например с атомом свинца радиационной защиты - она просто разрывает его в клочья. Осколки также будут иметь гигантскую энергию, и также будут разрывать в клочья все на своём пути. В конечном итоге - чем толще защита из тяжелых элементов - тем больше осколков и вторичной радиации мы получим. Свинцом можно сильно ослабить только относительно мягкую радиацию земных ядерных реакторов.
Тема закрыта
