19:35 ч.

12.12.17

3 мин.

0

0

0

Защитават електрониката на спътниците от космически частици

от редактор |

Защитават електрониката на спътниците от космически частици

Осигуряването на надеждна работа на микросхемите в космоса е важна научна и икономическа задача. За да бъдат съвременните метеоспътници, комуникационните спътници и наблюдението на Земята икономически ефективни, те трябва да работят на орбита в продължение на най-малко 10-15 години.


Честа причина, поради която сателитите получават неизправност по-рано, е отказ на бордовата електроника. Обикновената земната електроника за космическите условия е твърде ненадеждна. Ето защо за космонавтиката електрониката се произвежда по специална технология, или тя се избира и тества по особен начин. Всичко това изисква по-дълбоко разбиране на физичните процеси, протичащи във вътрешността на схемите и мотивира учените да разработват математически методи, които точно да предсказват поведението на такива схеми в различни условия.


Тук голямо значение имат така наречените "единични ефекти": грешки на електронните схеми, предизвикани от влиянието на отделни високоенергийни космически частици от радиационните пояси на земята или от дълбините на Галактиката. Проблемът за единични неизправности възниква в началото на 80-те години, когато микроелектронните компоненти са имали размер около един микрон (една милионна част от метъра).
Този проблем придобива особена острота от факта, че на електрониката в космоса не може да се осигури физическа защита срещу високоенергийните частици поради голямата им проникваща способност. За тези неизправности активно се разработват методи за прогнозиране на тяхната честота по зададени условия, а също така софтуерни и хардуерни методи за борба с тях.


Но през последните 30 години ситуацията се промени кардинално. Намаляването на размера на елементите на интегралните схеми до нано-мащаб доведе до това, че се разпространиха множествени неизправности: ситуации, при които една космическа частица (например йон или протон) може едновременно да доведе до грешки в няколко логически елемента или в клетките памет, което води до неизправност или необратими повреди на електрическата схема. Такъв вид неизправности много трудно се отстраняват поради тяхната неопределена кратност, тоест, броят на неизправности от една космическа частица.


Решавайки този проблем, експерти от Национален изследователски ядрен университет "MИФИ" (Московски инженерно-физически институт) в поредица от изследвания през 2015-2017 година разработиха нова методология, която позволява да се обработват резултатите от наземните експерименти и да се програмира честотата на неизправностите. Тя позволява прогнозиране и на нови физически, технологични и софтуерни аспекти, които са характерни за най-съвременните наноразмерни интегрални схеми (с технологична норма по-малко от 100 нанометра).


"Работата е в нелокалност на въздействието: космическата частица е в състояние да "блокира" едновременно няколко елемента на интегралните схеми", казва един от авторите на изследването - професор в НИЯУ МИФИ Генадий Зебрев. "Именно нелокалноста на множествените събития и неопределеността в тяхната кратност не позволява да се предскаже честотата на неизправностите и да блокират грешките по старите методи. Освен това, по-нататъшната миниатюризация на компоненти и сложността на архитектурата на интегралните схеми могат допълнително да изострят този проблем. Ето защо ние предложихме такава методика за обработка на резултатите от експерименталните изпитания и изчисляване на честотата на неизправностите, която позволява да се разделят неизправностите по кратност, както и бързо и надеждно да се оцени честотата им на зададени космически орбити".


Статията за проведените изследвания е публикувана в авторитетното научно списание "IEEE Transactions on Nuclear Science". Авторите твърдят, че способността да се изчисли честотата на грешки с различна кратност е необходимо условие за създаването на нови софтуерни алгоритми, които биха могли ефективно да предотвратят множествени неизправности в космоса. Екипът на НИЯУ МИФИ работи в тази насока съвместно с Научноизследователския институт за системни изследвания на Руската академия на науките.


Информационна Агенция standartnews.com по никакъв начин не влияе на коментарите под статиите и на гласуването за тях и трие коментари само и единствено в случаите, в които не са написани на кирилица или в които сме получили оплаквания от читатели за неуместни коментари.

Условия за писане на коментари
Напиши коментар Напиши Facebook коментар Кирилизирай



Новините навсякъде с вас


По всяко време, където и да се намирате, не пропускайте новините и събитията, които Ви интересуват. Изтеглете удобните и лесни за използване мобилни апликации за iPhone и iPad на Стандарт.


Standartnews for iPhone Standartnews for iPad
www.standartnews.com © всички права запазени За нас Контакти Условия за ползване Редакция Интернет реклама Реклама във в-к Стандарт Абонамент