Ноутбуки в космосе

Я читал статью о GPC Shuttle и о том, как они сочетаются с коммерческим оборудованием на http://www.nasa.gov/mission_pages/shuttle/flyout/flyfeature_shuttlecomputers.html , и нашел ее довольно интересной. Одна вещь, которая привлекла мое внимание, заключалась в том, что у них есть много проблем, вызванных радиацией с их готовыми ноутбуками (IBM/Lenovo Thinkpads), с памятью в каждой машине, как правило, сгорающей 2-3 раза за миссию (и многое другое на миссиях Хаббла), с высокой вероятностью, что это произойдет при пересечении Южно-Атлантической аномалии.

Это заставило меня задуматься. Thinkpads, как и большинство готовых компьютеров, изготовлены из пластика. Конечно, у них есть РЧ-защита, но она существует в основном для того, чтобы успокоить регулирующие органы в отношении РЧ-излучения и практически не обеспечивает радиационной защиты.

Однако на рынке есть ноутбуки с металлическим корпусом (в первую очередь ноутбуки Apple, сделанные из фрезерованного блока алюминия).

Будет ли стандартная машина в металлическом корпусе лучше держаться в космосе по сравнению с идентичной машиной в пластиковом корпусе? Я понимаю, что некоторые пластики могут быть весьма эффективными блокаторами радиации, а металлы могут реально усугубить ситуацию (хотя я ни в коем случае не специалист по ядерной физике, мне просто интересно). Были ли зарегистрированы случаи, когда ноутбук в металлической оболочке летал в космос, и если да, то как он выдержал испытание по сравнению с ThinkPad в пластиковой оболочке?

Извиняюсь, если это не тот сайт SE, на котором нужно спрашивать об этом, но, хотя это связано с компьютерами, я думаю, что ответ на этот вопрос лежит в физике, поэтому мне кажется, что это правильное место, чтобы задавать подобный вопрос. .

Электротехника тоже подойдет, но поскольку речь идет о космическом электромагнитном излучении, я рискну сказать, что она примерно одинаково подходит для обеих площадок.
Я думал, что излучение вызвало только изменение/повреждение содержимого ОЗУ - я не думал, что оно навсегда повредило модули...
Я бы сказал, что это определенно в тему здесь и, вероятно, не в тему на сайтах трилогии - в конце концов, речь идет об излучении, а не о вычислениях. Я не уверен, что электронщики захотят этого.
Смутное отношение: космические лучи: какова вероятность того, что они повлияют на программу? о переполнении стека. И вы заметите, что были серьезные споры о его уместности.

Ответы (1)

Плохая новость: космическое излучение намного жестче, чем скучное гамма-излучение наших примитивных ядерных реакторов. Космическое излучение имеет гораздо более высокие энергетические уровни, и вы не можете полностью защитить его даже 10 метрами свинца (что на самом деле не очень эффективно для нейтронов).

Хорошая новость заключается в том, что, например, отдельный гамма-фотон обычно не вызывает ошибки памяти сам по себе, даже если он проходит через ячейку памяти. Настоящая проблема - бор. Если стабильный изотоп 10 B поймает нейтрон космического излучения, то он распадется на литий и альфа-частицу (и «безобидный» гамма-фотон). Эта альфа-частица вызывает программные ошибки, потому что она тяжелая и наносит огромный ущерб полупроводнику при прохождении через него.

Решение состоит в том, чтобы использовать только 11 B в микросхемах. (Бор используется в упаковочных и изоляционных слоях ASIC.)

Еще одна проблема, которая в некоторых случаях требует специальных конструкций ASIC (конечно, по специальным ценам), — это фототок. на. В некоторых случаях два случайно включенных транзистора могут замкнуть шину питания на землю, и микросхема сгорит дотла (= защелка; обычно происходит с «паразитными» транзисторами BJT в полевых МОП-транзисторах).

И, наконец, распространенное решение — повсеместное использование памяти ECC, которая может автоматически исправлять ошибки на ходу.

Единственным недостатком EEC является небольшая потеря производительности — хотя разница в значительной степени незначительна, ее стоит упомянуть для полноты картины. Следует также отметить, что это будет работать только при воздействии светового излучения; достаточно тяжелый и ЕЕС вам не поможет.
Я могу понять из вашего ответа, что ноутбук в алюминиевом корпусе будет так же подвержен радиационному повреждению, как и пластиковый? Вы правы насчет ECC RAM, она лучше подходит для пространства, но я не верю, что есть какие-либо готовые ноутбуки, которые ее поддерживают, поэтому я не упоминал об этом или рубиновых микросхемах для это важно. Моим критерием для вопроса является то, что рассматриваемый компьютер должен быть заводским или близким к нему (на странице НАСА упоминаются неуказанные «модификации» ThinkPad, но они могут не иметь ничего общего с космическим излучением).
Извините, под рубином я имел в виду сапфир.
Да, алюминий так же восприимчив, как и пластик. На самом деле пластик лучше защищает от нейтронов, что является более серьезной проблемой. Насколько я знаю, более или менее свежие ноутбуки на базе AMD со встроенным контроллером памяти в ЦП должны иметь возможность работать с памятью ECC прямо из коробки (хотя это может быть ограничено в BIOS). Микросхемы Sapphire очень дороги, поэтому мы никогда не видим их в ноутбуках, но процессоры на базе AMD сделаны по аналогичной технологии (силион на изоляторе), которая должна быть менее чувствительна к излучению. В любом случае, на низкой околоземной орбите вполне может работать обычный готовый NB, это не так уж и плохо.