Laptops im Weltall

Ich habe auf http://www.nasa.gov/mission_pages/shuttle/flyout/flyfeature_shuttlecomputers.html einen Artikel über die GPCs des Shuttles und wie sie sich im Vergleich zu kommerziell hergestellter Hardware schlagen, gelesen und fand ihn ziemlich interessant. Eine Sache, die meine Aufmerksamkeit erregte, war, dass sie viele Probleme mit ihren handelsüblichen Laptops (IBM/Lenovo Thinkpads) haben, die durch Strahlung verursacht werden, wobei der Speicher in jeder Maschine normalerweise 2-3 Mal pro Mission (und a viel mehr auf Hubble-Missionen), mit hoher Wahrscheinlichkeit, dass es beim Überqueren der Südatlantik-Anomalie passieren wird.

Das hat mich zum Nachdenken gebracht. Die Thinkpads sind, wie die meisten handelsüblichen Computer, aus Kunststoff. Sicher, sie haben eine HF-Abschirmung, aber die dient hauptsächlich dazu, die Regulierungsbehörden in Bezug auf HF-Emissionen zu beruhigen, und würde wenig bis gar keinen Strahlenschutz bieten.

Es gibt jedoch Laptops mit Metallgehäusen auf dem Markt (insbesondere die Apple-Laptops, die aus einem gefrästen Aluminiumblock bestehen).

Hält eine handelsübliche Maschine in einem Metallgehäuse im Weltraum besser stand als eine ansonsten identische Maschine in einem Kunststoffgehäuse? Ich verstehe, dass einige Kunststoffe sehr wirksame Strahlungsblocker sein können und Metalle die Situation sogar verschlimmern können (obwohl ich keineswegs ein Experte für Kernphysik bin, ich bin nur interessiert). Gibt es Fälle, in denen ein mit Metall verkleideter Laptop in den Weltraum ging, und wenn ja, wie hat er sich im Vergleich zu den mit Kunststoff verkleideten Thinkpads gehalten?

Entschuldigung, wenn dies die falsche SE-Site ist, um dies zu stellen, aber obwohl es sich um Computer handelt, liegt die Antwort auf diese Frage meiner Meinung nach in der Physik, daher scheint es mir, dass dies der richtige Ort ist, um eine solche Frage zu stellen .

Elektrotechnik wäre auch gültig, aber da es hier um E & M-Strahlung im Weltraum geht, wage ich zu sagen, dass es für beide Standorte ungefähr gleich gut geeignet ist.
Ich dachte, dass die Strahlung nur dazu führte, dass der RAM-Inhalt modifiziert / beschädigt wurde - ich dachte nicht, dass die Module dauerhaft beschädigt wurden ...
Ich würde sagen, das ist hier definitiv ein Thema und auf den Trilogieseiten wahrscheinlich kein Thema - es geht schließlich um Strahlung, nicht um Computer. Ich bin mir nicht sicher, ob die Elektroniker es wollen würden.
Vage verwandt: Kosmische Strahlen: Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie ein Programm beeinflussen? auf Stapelüberlauf. Und Sie werden feststellen, dass es erhebliche Diskussionen über seine Angemessenheit gab.

Antworten (1)

Die schlechte Nachricht: Die Weltraumstrahlung ist viel härter als die langweiligen Gammastrahlen unserer primitiven Kernreaktoren. Weltraumstrahlung hat viel höhere Energieniveaus, und Sie können sie nicht vollständig abschirmen, selbst mit 10 Metern Blei (was für Neutronen tatsächlich nicht sehr effektiv ist).

Die gute Nachricht ist, dass beispielsweise ein einzelnes Gammaphoton normalerweise keinen Speicherfehler von sich aus einführt, selbst wenn es direkt durch eine Speicherzelle geht. Das eigentliche Problem ist Bor. Wenn das stabile Isotop 10 B ein Neutron aus der Weltraumstrahlung einfängt, zerfällt es in Lithium und ein Alphateilchen (und ein „harmloses“ Gammaphoton). Dieses Alpha-Teilchen ist dasjenige, das weiche Fehler verursacht, weil es schwer ist und beim Durchgang große Schäden an Halbleitern anrichtet.

Die Lösung besteht darin, nur 11 B in ICs zu verwenden. (Bor wird in Gehäuse- und Isolationsschichten auf den ASICs verwendet.)

Ein weiteres Problem, das in einigen Fällen spezielle ASIC-Designs (natürlich zu Sonderpreisen) erfordert, ist Photostrom - Gammastrahlen sind wie Licht und erzeugen direkt im Siliziumchip (wie in einer Solarzelle) Strom, der zufällig Transistoren einschalten kann an. In einigen Fällen können zwei zufällig eingeschaltete Transistoren die Stromschiene gegen Masse kurzschließen, und der Chip verbrennt zu Asche (= Latchup; tritt normalerweise bei "parasitären" BJT-Transistoren in MOSFETs auf).

Und schließlich besteht eine gängige Lösung darin, ECC-Speicher überall zu verwenden, wodurch Fehler unterwegs automatisch behoben werden können.

Der einzige Nachteil von EEC ist die leichte Leistungseinbuße - obwohl der Unterschied weitgehend vernachlässigbar ist, ist er der Vollständigkeit halber erwähnenswert. Es sollte auch beachtet werden, dass dies nur unter Lichtstrahlenbelastung funktioniert; schwer genug und EEC wird Ihnen nicht helfen.
Ich kann Ihrer Antwort also entnehmen, dass ein mit Aluminium verkleideter Laptop genauso anfällig für Strahlenschäden wäre wie ein Kunststoff-Laptop? Sie haben Recht mit ECC-RAM, es wäre besser für den Weltraum geeignet, aber ich glaube nicht, dass es handelsübliche Laptops gibt, die es unterstützen, weshalb ich es nicht angesprochen habe, oder Ruby-ICs für diese Angelegenheit. Mein Kriterium für die Frage ist, dass der betreffende Computer werksseitig oder in der Nähe davon sein muss (auf der NASA-Seite wurden nicht näher bezeichnete "Modifikationen" an den Thinkpads erwähnt, aber diese könnten nichts mit Weltraumstrahlung zu tun haben).
Entschuldigung, mit Rubin meinte ich Saphir.
Ja, Aluminium ist genauso anfällig wie Kunststoff. Tatsächlich schirmt Kunststoff Neutronen besser ab, was ein ernsteres Problem darstellt. AFAIK mehr oder weniger aktuelle AMD-basierte Laptops mit integriertem Speichercontroller in der CPU sollten in der Lage sein, ECC-Speicher direkt nach dem Auspacken zu verarbeiten (obwohl dies im BIOS möglicherweise eingeschränkt ist). Saphir-ICs sind sehr teuer, daher sehen wir sie nie in Laptops, aber AMD-basierte CPUs basieren auf einer ähnlichen Technologie (Silion auf Isolator), die weniger strahlungsempfindlich sein sollte. Wie auch immer, auf einer erdnahen Umlaufbahn könnte das übliche Standard-NB funktionieren, es ist nicht so schlimm.