Las condiciones del espacio sideral pueden causar graves estragos en la electrónica de una nave. Durante décadas, los satélites y otros vehículos espaciales han usado caras y voluminosas cubiertas protectoras para resguardar componentes microelectrónicos vitales, como los microprocesadores y otros circuitos integrados, contra la radiación espacial.
La radiación cósmica puede atravesar la nave espacial, y al hacerlo, atravesar también los aparatos electrónicos que se encuentre en su camino, generando cargas dentro de los dispositivos que pueden ocasionar que estos sistemas produzcan errores o incluso se averíen.
Un equipo de investigadores del Georgia Tech (Instituto Tecnológico de Georgia) desarrolla formas de endurecer los microchips para protegerlos de los daños causados por varios tipos de radiación cósmica. Con financiamiento de la NASA y otras organizaciones, este equipo está investigando el uso de aleaciones de silicio y germanio para crear dispositivos microelectrónicos intrínsecamente resistentes al bombardeo cósmico de partículas.
Para que esta investigación llegue a buen puerto es esencial determinar lo que pasa exactamente dentro de un dispositivo en el momento de recibir el impacto de una partícula.
El investigador principal es John D. Cressler, Profesor de la Escuela de Ingeniería Electrónica y Computación del Georgia Tech.
Las aleaciones de silicio y germanio son muy prometedoras para lograr la meta de hacer resistentes a los dispositivos microelectrónicos. Tales aleaciones combinan el silicio, que es el material más común en los microchips, con el germanio, en la diminuta escala de los nanómetros. El resultado es un material que ofrece importantes mejoras en dureza, velocidad y flexibilidad.
Cualquier vehículo espacial, desde las sondas interplanetarias y los vehículos militares, hasta los satélites de comunicaciones y del sistema de posicionamiento global (GPS), deben enfrentarse a dos tipos principales de radiación cósmica:
- La radiación ionizante, que incluye partículas omnipresentes como los electrones y los protones, portadores de una elevada energía pero poco penetrantes. Una cantidad moderada de recubrimiento metálico puede reducir su efecto destructivo, aunque tales protecciones aumentan el peso de un vehículo espacial en su lanzamiento.
- Los rayos cósmicos galácticos, que incluyen iones pesados y otras partículas de energía sumamente elevada. Es virtualmente imposible protegerse contra este peligro.
En su enfrentamiento durante décadas con la perjudicial radiación, los ingenieros han reforzado los escudos y empleado una técnica de diseño de circuitería llamada Redundancia Modular Triple. Esta técnica utiliza tres copias de cada circuito, todos interconectados por un extremo a la circuitería lógica. Si una copia del circuito se corrompe por la radiación cósmica y empieza a producir datos erróneos, el sistema lógico opta por los datos en mutua concordancia producidos por los otros dos circuitos.
El problema de esta filosofía de diseño es que se requiere también el triple de recursos.
Otras técnicas tradicionales de protección incluyen un método de "endurecimiento" por el cual los circuitos integrados se fabrican mediante procesos especiales que los endurecen contra los daños ocasionados por la radiación. Pero este proceso generalmente aumenta los costos de producción de los chips de 10 a 50 veces.
Como consecuencia, la comunidad espacial está ávida de encontrar formas de producir dispositivos microelectrónicos que soporten las condiciones espaciales usando tan sólo tecnologías comerciales cotidianas de fabricación de microcomponentes. Así el ahorro en costos, tamaño y peso podrían ser muy significativos. Y por tal motivo, la investigación encabezada por John D. Cressler puede abrir nuevos e interesantes caminos en este terreno.
Información adicional en: http://www.scitech-news.com/2009/10/radiation-hardened-microelectronics.html
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