Vũ trụ phóng xạ là gì?

Phóng xạ vũ trụ là một luồng liên tục của các hạt năng lượng cao. Những hạt này bao gồm các hạt proton, electron, hạt alpha, và nguyên tử nguyên tử nặng hơn, di chuyển với tốc độ tương đối - trong khoảng 90% tốc độ ánh sáng. Môi trường bức xạ vũ trụ được cấu tạo bởi ba nguồn chính: [FLT: 0] tia vũ trụ (GCRT) [FTT:1] [FT:1] từ siêu tân tinh và hạt quang học hoạt động [FT: fT], [FT] giải phóng các hạt năng lượng cực mạnh (PP: TT: 3 nguồn năng lượng mặt trời và phóng năng lượng mặt trời, và phóng xạ vũ trụ [FT]

Thành phần của bức xạ vũ trụ khác nhau với hoạt động của mặt trời, độ cao quỹ đạo và vĩ độ tối đa của mặt trời. trong suốt thời gian tối đa của mặt trời, từ trường Mặt trời mạnh hơn, một phần là làm lệch các hạt proton, nhưng tăng tốc độ của các tàu vũ trụ hoạt động trong quỹ đạo thấp (UO) và độ cao quỹ đạo của mặt trời. để hiểu được rằng môi trường này là nền tảng cho một không gian không gian cực quang (SA) có thể tồn tại sau nhiều năm hoạt động điện tử.

Ảnh hưởng đến điện từ không gian

Phóng xạ vũ trụ tương tác với vật liệu bán dẫn chủ yếu qua tính năng tăng cường và chuyển đổi nguyên tử. Hiệu ứng này được phân loại rộng thành [FLT: 0] hiệu ứng phân loại [FLT: 0] (SEEs) và hiệu ứng cắt xén . Mỗi hạng có thể giảm hiệu suất, dữ liệu bị hỏng, hoặc hệ thống bị hỏng hoàn toàn.

Một tai nạn đơn (SEUs)

Một hệ thống định vị (SEU) xảy ra khi một nút năng lượng đơn tích hợp một mạch điện nhạy cảm, gây ra sự thay đổi tạm thời trong trạng thái logic-comm chỉ gọi là "nlip". Trong thiết bị trí nhớ (SMMMMS, DMMS, lật-FLRops), nó có thể làm hỏng dữ liệu được lưu lại, dẫn đến lỗi trong hệ thống tính toán học, hoặc các phép đo lường khoa học. Ví dụ, trong thập niên 1990 [FT: 0] Hệ thống [FL: 0] IV [FL: 1], hệ thống vệ tinh [FL: 1] đã trải nghiệm lỗi SU-U- vi xử lý lỗi, gây ra sự mất kiểm soát của các dịch vụ vệ tinh và hệ thống truyền thông tin liên lạc hiện đại (t; hệ thống chia nhỏ) và hệ thống tập tin mật mã số hệ thống tập tin mật mã số thấp (RBKTTTTTTTTT) và không có lỗi hoàn hảo và không có lỗi ít hơn.

Một buổi tiệc độc thân (SEL)

[FLT: 0]EL là một hiệu ứng nghiêm trọng hơn khi một hạt năng lượng cao gây ra bộ nhận dạng silicon dạng dạng HTML cực tím (SCR) cấu trúc bên trong một thiết bị CMOS. Nó tạo một đường dẫn ít được tăng tốc giữa năng lượng và mặt đất, dẫn đến việc không kiểm soát dòng chảy hiện tại. Nếu không ngắt quãng, SEL có thể gây thiệt hại lâu dài từ việc chạy nhiệt chạy trốn. Latchup đã được quan sát trong nhiều bộ xử lý vệ tinh, kể cả bộ xử lý [FLS: TR] [NS: [N] Thời tiết], vòng bảo vệ vòng quanh, các nhà thiết kế, các vòng quanh mạng đĩa, các dây dẫn nước tự động (không kiểm soát) và hệ thống dẫn nước hiện thời gian phụ.

Tổng số thẻ

Trong suốt thời gian làm nhiệm vụ, việc tiếp xúc với phóng xạ nhân tạo dần dần làm suy yếu các thành phần điện tử. Tổng lượng tử (TID) được đo bằng rad (Si) hay Grays. Hiệu ứng thường:

  • Điện áp Threshold thay đổi trong bán dẫn MOSFET, thay đổi tốc độ chuyển đổi.
  • Sự rò rỉ của dòng chảy trong logic số ngày càng tăng.
  • Giảm điện thế bị hỏng trong các thiết bị năng lượng.

Kính thiên văn không gianHubble đã yêu cầu tuần hoàn phục vụ một phần của chức năng phục vụ điện tử bị lỗi một phần bởi TID từ vành đai Van Allen. Đối với các nhiệm vụ lâu dài đến sao Hỏa hoặc Jupiter, các phần TID- cứng với đánh giá 100 krad(Si) hoặc cao hơn là bắt buộc.

Số thiệt hại thay thế

[FLT: 0] Thiệt hại thay thế xảy ra khi một phân tử năng lượng cao va chạm với một nguyên tử trong tử bán dẫn, làm cho nó mất vị trí. Điều này dẫn tới những khiếm khuyết tinh thể đóng vai trò là trung tâm tái tổ hợp [FLT: 1] giảm thiểu sự sống của nhà mang. Sự thiệt hại đặc biệt khó khăn cho các chất thải điện tử như CCD, quang hợp và tế bào năng lượng mặt trời. [FL:] [FT] [FL] Cassini [FL] [FL] [FL]] Thaompation] cho sao Thổ tinh bị mất 10% năng lượng mặt trời trong việc cung cấp năng lượng mặt trời trong việc tạo ra phóng xạ bị mắc kẹt tại sao Mộc tinh vi xử lý năng lượng mặt trời tại sao Mộc tinh.

Chiến thuật gây rối

Sự giảm thiểu hiệu quả đòi hỏi một phương pháp đa chiều bao gồm chọn thành phần, thiết kế mạch, đóng gói và phần mềm hoạt động. không một phương pháp nào cung cấp sự bảo vệ hoàn toàn, do đó, các kỹ sư kết hợp các kỹ thuật dựa trên sự chấp nhận nhiệm vụ mạo hiểm và hạn chế tài nguyên.

Thành phần phóng đại- lịch sử

Các thiết bị điện tử ) được thiết kế đặc biệt để chịu đựng mức độ phóng xạ cao.

  • Silicon-on-Insulator [SRI:1) ) và ) [Slicon-on-SOS] – giảm âm lượng của vật liệu nhạy cảm.
  • Những người bán dẫn bandgap ) (SiC, GaN) – ít dễ bị ảnh hưởng của sự tăng cường.
  • tiến trình cạn kiệt ) – giảm thiểu các nút thu hồi điện năng.
  • Các ô-xít mở cổng ) – giảm sự rò rỉ của Ted-D.

Thành phần không có giá trị (COTS) đôi khi được dùng cho nhiệm vụ thấp hơn, nhưng chúng đòi hỏi phải cẩn thận duyệt và giảm dần. [FLT: 0] liên kết SaoX [FLT: 1] sử dụng một số phần COTS với độ cứng có chọn lọc, nhưng triết lý ít giá trị cần thiết để thay thế thường xuyên.

Khiên chắn

Khi khiên làm giảm lượng tử thay đổi, hấp thụ hoặc phân tán các hạt qua khối lượng.

  • Asumum – ánh sáng và mạnh mẽ, cung cấp sự bảo vệ vừa phải chống lại proton và electron.
  • Polyethlen ) – phong phú hydro, hiệu quả trong việc làm chậm các nơ-ron và giảm bức xạ phụ.
  • Tungsten và tantatum ) – mật độ cao để có lớp bảo vệ nhỏ xung quanh IC nhạy cảm.
  • Các lá chắn giao thoa (v. d., sợi cacbon với các lớp có cọc) – kết hợp sức mạnh cấu trúc với sự hấp thụ nơ-ron.

Khinh chống cực đại bằng từ trường hoặc điện từ, các trường vẫn còn thử nghiệm (v.g., [FLT: 0] lá chắn phóng xạ ), nhưng khối lượng và năng lượng hạn chế không cho phép phóng xạ trên các vệ tinh hiện tại. Việc bảo vệ là tiêu chuẩn decto, mặc dù các nhà thiết kế phải cân nặng hình phạt nặng chống lại khả năng tải trọng.

Phát hiện và sửa lỗi (EAC)

Hệ thống số có thể thực hiện bảo vệ lỗi ở nhiều cấp độ:

  • Mã nạp / ) Mã reed-Solomon – sửa lỗi một bit và phát hiện lỗi 2 bit.
  • [TLT:0] TMR] ) – trùng logic 3 lần và bỏ phiếu trên kết xuất.
  • Những người canh giờ cho chó – đặt lại bộ xử lý nếu nó không đăng nhập.
  • Máy lọc Hardware ) – đọc và sửa đổi các tế bào bộ nhớ định kỳ.

Những kỹ thuật này thêm độ sáng và sức mạnh trên đầu, nhưng để hệ thống an toàn như hướng dẫn phi thuyền , chúng cần thiết. Con tàu không gian ) ) [FLT:] dùng hệ thống điều khiển đa chiều] với các mạch bỏ phiếu.

Thiết kế và công nghệ bố trí

Tại cấp bố trí vòng, các kỹ sư sử dụng vòng bảo vệ [FLT:] [FLT:] [FLT:] để thu thập các dòng nước dù bị tê liệt và ) ) [FT:2) [FLT:]] [FT:] những người phản ứng chính xác [FT:] (làm cho các cáo buộc lỗi chính xác bị lỗi thời. Đối với các phần điện áp và các phần hỗn hợp, [L: [TTTTT] [t] [t] và các tham chiếu] [t]. [T]: 7] và [V]: [t] [T]:] [T]. 8].

Các cuộc nghiên cứu và phát triển tương lai

Nghiên cứu tiếp tục được điều khiển bởi nhu cầu về các nhiệm vụ lâu dài (v.g.g., thám hiểm sao Hỏa), vệ tinh nhỏ (CubeSats với các tấm chắn giới hạn), và các thiết bị điện tử có hiệu suất cao hơn (v.v.A., FPGAs trên bảng AI. Cơ quan không gian Châu Âu (ESA) và NASA đang đầu tư vào những vùng sau:

Vật liệu cao cấp để che chắn

[Nanocomposites ) có thể sửa chữa ống nano cực tím hay đồ thị bằng chất lỏng có khả năng hấp thụ năng lượng cho mỗi khối lượng. Chương trình khám phá các vật liệu có thể sửa chữa các lỗ hổng phóng xạ có thể được nghiên cứu để làm các nhiệm vụ mở rộng. [FL:4] « BLT » [DT:] Chương trình khám phá các vật liệu hiệu quả bằng vật liệu [FLT: 1 cách tô màu sắc] như 1 tấm khiên sáng, nhẹ nhàng bằng chất lượng cao.

Tăng cường bởi phần mềm

Phần mềm trên bảng có thể tăng cường tính phục hồi của hệ thống. Ví dụ, cơ chế thử lại tự động, vùng bỏ qua các hoạt động quan trọng trong suốt quá trình SSA, và tăng cường điện áp thích ứng để bù đắp cho việc thay đổi TID. NASA's [FLT: 0] FE (máy bay điều hành) bao gồm một khung sửa chữa lỗi và khung phục hồi có thể điều chỉnh môi trường bức xạ.

Máy học phát hiện bất thường

Vệ tinh tương lai có thể sử dụng máy học mô hình được đào tạo trên máy tính để dự đoán chốt hoặc hiệu suất thoái hóa. [FLT: 0] bộ kiểm tra phóng xạ tự động tại Stanford tiến trình dò hạt trực tiếp để điều chỉnh sự thay đổi độ thay đổi trong thời gian thực.

Kiểm tra và tạo mẫu In-Simu

Mô hình phóng xạ rất quan trọng. Công cụ như Mô phỏng các hạt [FLT:] [LT:] và [FME96 [NA] mô phỏng các luồng điện tử khác nhau. Mô phỏng các mẫu năng lượng mặt trời mới kết hợp các biến đổi và địa lý với độ trung thực cao hơn. Thử nghiệm dựa trên proton và máy gia tốc nặng [FT] tại [TT: T] [FL] [FL] [FL] trong Pháp [FL] hoặc Pháp]. [FL].]

Các nhiệm vụ tương lai đang hướng dẫn sự đổi mới

NASA [Europa ClP ) sẽ quay quanh mặt trăng của sao Mộc qua dây bảo vệ phóng xạ mạnh, yêu cầu điện tử khoan đến >100 krad(Si). Kính lục địa Kính thiên văn [FLT:] chạy ở L2, nơi mà GCR cúm cao hơn LE; các thiết bị điện tử điện tử chính dùng bộ xử lý Rard-SDP (Si). Chương trình định dạng [FL: 5] để mở rộng mặt trăng, nơi mà không cần thiết bị mặt trời, để tiếp tục hiển thị các thiết bị mặt trăng. Những thiết bị này sẽ được đặt ở mặt trăng.

Kết luận

Phóng xạ vũ trụ vẫn là một trong những mối đe dọa có thể gây ra bởi các thiết bị không gian, ảnh hưởng trực tiếp đến sự đáng tin cậy, an toàn và sự sống. từ một sự kiện không thể tích tụ đến sự hư hỏng tích tụ, các cơ chế được hiểu rõ, nhưng sự giảm thiểu của chúng đòi hỏi sự kết hợp cân bằng của các thành phần chuyên biệt, thiết kế thông minh và hệ thống bảo vệ hoạt động. khi nhân loại mạo hiểm sâu hơn vào hệ mặt trời và triển khai càng nhiều sao Hỏa, các bài học về hiệu ứng bức xạ sẽ phát triển trong tầm quan trọng. các vật liệu mới, lỗi cao, lỗi và lỗi cao, lỗi và các lỗi tự nhiên, các lỗi quản lý hứa hẹn mở rộng phạm vi hoạt động của các thiết bị điện tử vượt quá mười năm trước đây, nhưng nguyên tắc cơ bản: hệ thống cơ bản, và liên tục kiểm soát và kiểm soát các kỹ sư tử, các kỹ sư tử và các kỹ sư gia, những người có khả năng và các kỹ sư tử có khả năng phát triển và các kỹ thuật viên của vũ trụ, những người có khả năng này, và các kỹ thuật viên của vũ trụ mới, và các kỹ thuật viên của chúng ta