Портал функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

КОСМИЧЕСКИЕ ЛУЧИ И ЭЛЕКТРОНИКА

В материалах рубрики использованы статьи и заметки следующих изданий: «Economist» и «New Scien-tist» (Англия), «Bild der Wissenschaft» (Германия), «American Scientist», «IEEE Spectrum», «Psychology Today» и «Wired» (США), «Ça m’interesse», «Ciel et Espace», «CNRS International Magazine», «La Recherche» и «Science et Vie» (Франция).

От ионизированных частиц космических лучей страдают не только электронные микросхемы.

Осень 2000 года. Гигант информатики, американская фирма «Сан Майкросистемс», срочно отзывает около тысячи дефектных серверов. Инженеры фирмы затрудняются определить причину неисправности, специальная да и общая пресса шумит, акции фирмы падают. Наконец, причина выясняется: космические лучи.

Весна 2003 года. Выборы в муниципалитет пригорода Брюсселя — Схарбека. Компьютер показывает, что один из кандидатов набрал на 4096 голосов больше, чем число жителей в этом городке. Мы с вами, конечно, подумали бы о какой-то другой причине, но и здесь, по мнению экспертов, оказались виновны космические лучи.

Обеспечим библиотеки России научными изданиями!

Весна 2007 года. В прессу просочился конфиденциальный отчёт специалистов фирмы «Майкрософт». Как известно, при серьёзных сбоях операционной системы «Windows» она предлагает послать на фирму отчёт о произошедшей ошибке. Анализ показал, что в 10% таких случаев виноваты те же космические лучи.

Космические лучи — заряженные частицы, бороздящие Вселенную на скоростях, близких к световой (см. статью на стр. 2 в этом номере). Они возникают при взрывах сверхновых звёзд. В основном это ядра атомов и протоны. Попадая в атмосферу и сталкиваясь с атомами её газов, они порождают целый «ливень» частиц. Многие поглощаются в атмосфере, но на уровне моря ежесекундно через каждый квадратный сантиметр пролетает от одного до десяти нейтронов.

Эти нейтроны опасны для электроники. При столкновении нейтрона с атомом кремния, из которого состоят микросхемы, образуются атом натрия, альфа-частица, протон и электроны. В результате может измениться состояние ячейки памяти с 0 на 1 или наоборот, нарушиться работа микропроцессора, а то и произойти короткое замыкание на наноуровне.

«За последние 20 лет, — говорит Джим Зиглер, сотрудник фирмы ИБМ, с 1979 года занимающийся этой проблемой, — уязвимость компьютерной памяти к космическим лучам выросла в тысячу раз». Транзисторы, из которых состоит микросхема памяти, становятся всё меньше, и им легче нанести вред одной-единственной частицей. Кроме того, они всё плотнее размещаются на чипе, так что становится меньше пустых мест, через которые нейтрон может пролететь без вреда. В ближайшие 10 лет по мере дальнейшей миниатюризации опасность может возрасти ещё в сто раз.

Поскольку опасные нейтроны и возникают, и частично поглощаются в атмосфере, существует определённый уровень высоты, где их больше всего. Это 18 000 метров над уровнем моря, а пассажирские авиалайнеры летают на высотах около 11 000 метров. «В авиационной электронике количество сбоев сейчас в сто раз больше, чем на земле», — говорит Зиглер. В рейсе длиной 10 часов хотя бы один сбой бортового компьютера статистически неизбежен.

Так почему же самолеты не падают и даже спутники, непосредственно подвергающиеся «душу» из заряженных частиц, успешно работают на орбите годами? Потому, что важные микросхемы в такой аппаратуре дублируются, а жизненно важные ставятся и в трёх экземплярах. Часть электроники на спутниках, если позволяют весовые ограничения, защищают листами алюминия или даже свинца. Иногда применяют и специальные микросхемы, сконструированные с учётом «обстрела» из космоса.

Все эти меры стоят дорого, поэтому наши обычные настольные компьютеры, ноутбуки, сотовые телефоны, проигрыватели МР3 и другую популярную электронику никак не защищают от космических лучей.

В общем, если ваш компьютер или телефон выдают сообщение «неисправимая ошибка», вините в этом сверхновые звёзды.


Случайная статья


Другие статьи из рубрики «О чем пишут научно- популярные журналы мира»

Детальное описание иллюстрации

От ионизированных частиц космических лучей страдают не только электронные микросхемы. На снимке, сделанном с помощью растрового электронного микроскопа, — слепки следов, оставленных заряженными частицами в стенке шлема американского астронавта Джеймса Ловелла. Вряд ли частицы не проникли дальше стенки шлема…