portátiles en el espacio

Estaba leyendo un artículo sobre los GPC del transbordador y cómo se comparan con el hardware fabricado comercialmente en http://www.nasa.gov/mission_pages/shuttle/flyout/flyfeature_shuttlecomputers.html y lo encontraba bastante interesante. Una cosa que me llamó la atención fue que tienen muchos problemas causados ​​por la radiación con sus computadoras portátiles disponibles en el mercado (IBM/Lenovo Thinkpads), con la memoria en cada máquina típicamente frita 2-3 veces por misión (y un mucho más en las misiones Hubble), con una alta probabilidad de que suceda mientras cruza la Anomalía del Atlántico Sur.

Eso me hizo pensar. Los Thinkpads, como la mayoría de las computadoras comerciales, son de plástico. Claro, tienen blindaje de RF, pero eso existe principalmente para apaciguar a los reguladores con respecto a las emisiones de RF y ofrecería poca o ninguna protección contra la radiación.

Sin embargo, existen portátiles en el mercado con carcasas metálicas (sobre todo los portátiles de Apple, fabricados con un bloque de aluminio fresado).

¿Se mantendría mejor en el espacio una máquina estándar en una carcasa de metal en comparación con una máquina idéntica en una carcasa de plástico? Entiendo que algunos plásticos pueden ser bloqueadores de radiación bastante efectivos, y los metales en realidad pueden empeorar la situación (aunque de ninguna manera soy un experto en física nuclear, solo estoy interesado). ¿Hay algún caso registrado de una computadora portátil revestida de material que haya ido al espacio y, de ser así, cómo se mantuvo en comparación con los thinkpads revestidos de plástico?

Disculpas si este es el sitio SE equivocado para preguntar esto, pero si bien tiene que ver con las computadoras, creo que la respuesta a esta pregunta se encuentra en la física, por lo que me parece que este es el lugar correcto para hacer una pregunta como esta. .

La ingeniería eléctrica también sería válida, pero dado que se trata de radiación E&M espacial, me atrevería a decir que es igualmente adecuada para ambos sitios.
Pensé que la radiación solo causaba que el contenido de la RAM se modificara/corrompiera; no pensé que dañara permanentemente los módulos...
Diría que esto definitivamente está dentro del tema aquí, y probablemente fuera de tema en los sitios de la trilogía: se trata de radiación, después de todo, no de computación. No estoy seguro de si la gente de electrónica lo querría.
Vagamente relacionado: Rayos cósmicos: ¿cuál es la probabilidad de que afecten a un programa? en Desbordamiento de pila. Y notará que hubo un debate considerable sobre su idoneidad.

Respuestas (1)

Las malas noticias: la radiación espacial es mucho más dura en comparación con los aburridos rayos gamma de nuestros primitivos reactores nucleares. La radiación espacial tiene niveles de energía mucho más altos, y no puedes protegerla completamente, incluso con 10 metros de plomo (que de hecho no es muy efectivo para los neutrones).

La buena noticia es que un fotón gamma individual, por ejemplo, por lo general no introduciría un error de memoria por sí mismo, incluso cuando atravesara una celda de memoria. El verdadero problema es el boro. Si el isótopo estable 10 B atrapa un neutrón de la radiación espacial, se descompondrá en litio y una partícula alfa (y un fotón gamma "inofensivo"). Esta partícula alfa es la que causa errores leves, porque es pesada y causa un gran daño al semiconductor cuando pasa a través de él.

La solución es usar solo 11 B en circuitos integrados. (El boro se utiliza en capas de embalaje y aislamiento en los ASIC).

Otro problema, que en algunos casos necesita diseños especiales de ASIC (a precios especiales, por supuesto) es la fotocorriente: los rayos gamma son como la luz y generarán electricidad dentro del chip de silicio (como en una celda solar), lo que podría convertir transistores al azar. en. En algunos casos, dos transistores encendidos al azar pueden hacer un cortocircuito en el riel de alimentación a tierra, y el chip se quemará hasta convertirse en cenizas (= bloqueo; generalmente sucede con transistores BJT 'parásitos' en MOSFET).

Y finalmente, una solución común es usar la memoria ECC en todas partes, lo que puede autocorregir errores sobre la marcha.

El único inconveniente de EEC es la leve penalización de rendimiento , aunque la diferencia es en gran medida insignificante, vale la pena mencionarla para completar. También se debe tener en cuenta que esto solo funcionará bajo exposición a la radiación de luz; lo suficientemente pesado y EEC no lo ayudará.
¿Puedo deducir de su respuesta que una computadora portátil revestida de aluminio sería tan susceptible al daño por radiación como una de plástico? Tienes razón sobre la RAM ECC, sería más adecuada para el espacio, pero no creo que haya ninguna computadora portátil lista para usar que la admita, por lo que no la mencioné, o circuitos integrados de rubí para ese asunto. Mi criterio para la pregunta es que la computadora en cuestión debe tener especificaciones de fábrica, o estar cerca de ellas (la página de la NASA mencionó "modificaciones" no especificadas a los thinkpads, pero esas podrían no tener nada que ver con la radiación espacial).
Lo siento, por rubí quise decir zafiro.
Sí, el aluminio es tan susceptible como el plástico. De hecho, el plástico hace un mejor trabajo protegiendo a los neutrones, lo cual es un problema más serio. AFAIK, las computadoras portátiles basadas en AMD más o menos recientes con controlador de memoria integrado en la CPU deberían poder manejar la memoria ECC desde el primer momento (aunque podría estar limitado en BIOS). Los circuitos integrados de zafiro son muy caros, por lo que nunca los vemos en las computadoras portátiles, pero las CPU basadas en AMD se fabrican con una tecnología similar (Silion on insulator), que debería ser menos sensible a la radiación. De todos modos, en la órbita terrestre baja, el NB estándar podría funcionar, no es tan desagradable.