Устарела ли элементная база современных марсоходов

Цифровой океанHi-Tech

Таких берут в космонавты

На самом высшем, космическом, уровне работают далеко не самые современные модели электроники. Новейшим марсоходом стоимостью в миллиарды долларов может управлять процессор от «Макинтоша» двадцатилетней давности

Teкст Poмaн Фишмaн

Космические корабли Apollo управлялись процессорами с тактовой частотой 43 КГц. Сегодня даже микроконтроллер в USB-флешке способен на большее, а процессор iPhone 12 работает с частотой более 3,1 ГГц и мог бы возглавить целую флотилию «Аполлонов». Но это говорит не о простоте электроники, которая устанавливается в космических аппаратах, а о той удивительной скорости, с которой развиваются технологии на Земле. Разработчики спутников, марсоходов и ракет вынуждены двигаться куда осторожнее, ведь их изделиям приходится работать в условиях повышенной опасности. Здесь в приоритете не компактность и даже не скорость работы, а надежность и бесперебойность.

«Большие системы, как на космическом корабле или на МКС, не слишком похожи на обычные персональные компьютеры, — рассказывает разработчик электроники из МИФИ Юлия Шалтаева. — Их лучше сравнить с промышленными шкафами автоматизации, которые управляют роботизированными линиями производства. На прочных стойках смонтированы электронные платы: процессоры, память, дополнительные логические схемы для проведения некоторых вычислений — например, обработки изображений или подготовки данных для пересылки по радио».

К платам подведены кабели от исполнительской части — периферийного оборудования. Это могут быть датчики движения или освещенности, лидары для оценки расстояния, цифровые камеры и т. п. Включение-выключение отдельных устройств в пусковом оборудовании часто производится с помощью пневматики. «Здесь рядом могут соседствовать легковоспламеняющиеся вещества и экстремальные температуры, — говорит Юлия Шалтаева, — так что использовать высокое напряжение не стоит. Космическая техника и без того вынуждена работать в крайне суровых условиях и не всегда выдерживает их».

Передозировка на лунной орбите

Первый индийский лунный зонд Chandrayaan‑1 проработал меньше года. Цифровой звездный датчик, с помощью которого аппарат ориентировался в пространстве, не выдержал постоянной радиационной бомбардировки и сломался, а следом вышел из строя и запасной. Продержавшись некоторое время на гироскопах, без внешнего ориентира, Chandrayaan‑1 сошел с орбиты намного раньше положенного срока. «Такие эффекты космической радиации называются дозовыми, — объясняет Юлия. — Они отличаются низкой интенсивностью, но накапливаются со временем».

Работа любой электроники требует предсказуемой проводимости каждого компонента. А она, в свою очередь, зависит от чистоты и упорядоченности полупроводникового кристалла. Слабая, но длительная бомбардировка радиоактивными частицами приводит к тому, что один за другим в кристаллической решетке возникают дефекты. Токи легче протекают через такую область — и происходит пробой, возникает ошибка.

Постепенно за счет накопления дозовых эффектов устройство может пройти точку невозврата и окончательно выйти из строя, после чего ее уже не восстановить. Однако если среагировать вовремя, полупроводник можно «вылечить» даже в космосе, дистанционно. Достаточно разогреть кристалл, нагрузив вычислениями его или соседние устройства. «Мы называем это отжигом, — говорит Юлия Шалтаева. — При этом происходит перекристаллизация решетки, и структура самовосстанавливается».

Бомбардировка на пути к астероиду

В 2003 году японский зонд Hayabusa пережил необычайно сильную солнечную вспышку, которая повредила его солнечные батареи и привела к отключению одного из двигателей. Аппарату не повезло: обычно космическая радиация не так опасна. Критических уровней она достигает лишь при прохождении через радиационные пояса, где магнитное поле Земли задерживает массу заряженных частиц, или при вспышках солнечной активности. Иногда космическую электронику попросту отключают на это время, сберегая аппарат от сбоев.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Александр, сын Ярослава Александр, сын Ярослава

Почему мы почти ничего не знаем об Александре Невском

Дилетант
Эффект шепчущей галереи помог создать активную акустическую среду Эффект шепчущей галереи помог создать активную акустическую среду

Физики построили резонатор на модах шепчущей галереи

N+1
Впахивают роботы Впахивают роботы

Тест-драйв беспилотного комбайна

Цифровой океан
Врачебная этика vs маркетинг. Как выбрать пластического хирурга и не ошибиться Врачебная этика vs маркетинг. Как выбрать пластического хирурга и не ошибиться

Клиники пластической хирургии живут по законам бизнеса

СНОБ
Школа мысли Школа мысли

Как работают нейросети? Простое объяснение в картинках

Цифровой океан
В мире детства В мире детства

Делимся с нашими читателями беспроигрышными способами развлечь ребенка

Лиза
Я, оно и сверх-я Я, оно и сверх-я

До чего доведет развитие искусственного интеллекта?

Цифровой океан
Лицо по бартеру: звезды, для которых бесплатная пластика обернулась кошмаром Лицо по бартеру: звезды, для которых бесплатная пластика обернулась кошмаром

Иногда желание селебов сэкономить заканчивается не только тратой денег

Cosmopolitan
Церковный дресс-код Церковный дресс-код

Одеяния православных священников напоминают об истории и славе церкви

Дилетант
Режиссер Кира Коваленко — о Кавказе, Каннах и кино Режиссер Кира Коваленко — о Кавказе, Каннах и кино

Кирой Коваленко о правдивости кино и нежности, живущую на Кавказе

РБК
Срок годности любви Срок годности любви

Любовь живет три года?

Psychologies
«Не плодите нищету». У родителей забрали 6 детей из-за жизни в антисанитарии «Не плодите нищету». У родителей забрали 6 детей из-за жизни в антисанитарии

Шестеро детей были найдены живущими в ужасном доме

Cosmopolitan
Сэр Энтони Блант, хранитель и агент Сэр Энтони Блант, хранитель и агент

Агент и обладатель рыцарского титула Энтони Блант

Дилетант
Без побочных эффектов Без побочных эффектов

Почему антибиотики перестают помогать, и как снизить вред при их приеме

Лиза
Как стресс и волнения сказываются на состоянии кожи Как стресс и волнения сказываются на состоянии кожи

Раздражения, шелушения, краснота — почему количество жалоб на кожу возросло

Psychologies
10 фильмов, изображающих Россию в самом неприглядном свете 10 фильмов, изображающих Россию в самом неприглядном свете

Фильмы про российскую действительность, от которой хочется схватиться за голову

Maxim
Платье в аренду, ноутбук по подписке: кто зарабатывает на шеринг-экономике Платье в аренду, ноутбук по подписке: кто зарабатывает на шеринг-экономике

Подписка на вещи становится новым способом потребления

Inc.
Синдром чемодана без ручки: 4 дурацкие причины сохранять отношения Синдром чемодана без ручки: 4 дурацкие причины сохранять отношения

А тебе знакомы какие-то из этих оправданий для отношений?

Cosmopolitan
8 автомобильных брендов, которым срочно требуется новый дизайнер 8 автомобильных брендов, которым срочно требуется новый дизайнер

Художник, сделайте этим автомобилям красиво! Некрасивые бренды

Maxim
Бизнесмен. Федор Овчинников Бизнесмен. Федор Овчинников

Федор Овчинников и его путь от микропиццерии в Сыктывкаре до сети «Додо Пицца»

GQ
Кашемировый кризис Кашемировый кризис

Над материалом, олицетворяющим роскошь, нависла угроза

Robb Report
Палеонтологи обнаружили на юго-западе Испании ясли древних слонов Палеонтологи обнаружили на юго-западе Испании ясли древних слонов

Палеонтологи обнаружили многочисленные окаменевшие следы прямобивневых слонов

N+1
«Мона Лиза и кровавая луна» — самый дикий фильм Венецианского фестиваля. Это как «Очень странные дела», только для взрослых «Мона Лиза и кровавая луна» — самый дикий фильм Венецианского фестиваля. Это как «Очень странные дела», только для взрослых

«Мона Лиза и кровавая луна» — готовьтесь ко встрече с ведьмами и гопниками

Esquire
«Язык не поворачивался назвать ее мамой». Истории сироты и матери, лишенной ребенка «Язык не поворачивался назвать ее мамой». Истории сироты и матери, лишенной ребенка

Почему детям лучше оставаться в родной семье? Реальные истории

СНОБ
Физики наложили ограничения на пятую силу и зарядовый размер нейтрона в одном эксперименте Физики наложили ограничения на пятую силу и зарядовый размер нейтрона в одном эксперименте

Физики измерили среднеквадратичный зарядовый размер нейтрона

N+1
Матрица монитора: какая лучше? Узнайте до того, как будете покупать Матрица монитора: какая лучше? Узнайте до того, как будете покупать

IPS, VA, OLED — какие бывают матрицы и кому какая подойдет

CHIP
Зачем вам этот тиндер? А откуда вы знаете, что я там есть? Зачем вам этот тиндер? А откуда вы знаете, что я там есть?

О сомнительной пользе приложений для знакомств

GQ
Как абстрактная математика помогает конкретной физике Как абстрактная математика помогает конкретной физике

Абстрактные математические теории помогают физикам понять, как устроен наш мир

Популярная механика
Не герой: что не так с профессором, который не остановил лекцию из-за стрельбы Не герой: что не так с профессором, который не остановил лекцию из-за стрельбы

Почему профессор из ПГНИУ не является ни героем, ни хорошим преподавателем

Cosmopolitan
Сара Коннор, Круэлла, Чудо-женщина: эволюция 10 любимых женских образов в кино Сара Коннор, Круэлла, Чудо-женщина: эволюция 10 любимых женских образов в кино

10 культовых женских образов из фильмов, которые менялись со временем

Cosmopolitan
Открыть в приложении