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Varias misiones espaciales planificadas por la Agencia Espacial Europea y la NASA tienen su objetivo fijado en Júpiter y sus lunas. Los entornos de radiación extraordinariamente severos en el sistema joviano establecerán algunos requisitos estrictos para la electrónica dentro de la nave espacial. Para garantizar el correcto funcionamiento de la nave espacial, Es importante comprender y cuantificar los mecanismos físicos que causan los errores en la electrónica. específicamente por electrones. En su disertación en la Universidad de Jyväskylä, Maris Tali demostró que las partículas de luz individuales, como los electrones y los protones de baja energía son capaces de inducir efectos en la electrónica que normalmente no se consideran.
Las misiones espaciales modernas llevan una gran cantidad de dispositivos electrónicos altamente integrados. Una de estas misiones es la misión JUICE de la Agencia Espacial Europea (ESA), cuya principal tarea es estudiar el sistema joviano y las lunas heladas de Júpiter. Este entorno de radiación planteará algunos desafíos únicos para la misión.
Similar, Los experimentos de física de alta energía a menudo presentan entornos de radiación extrema. Uno de estos grandes aceleradores de alta energía es el Gran Colisionador de Hadrones del CERN en Ginebra, Suiza. Dichos aceleradores requieren grandes cantidades de componentes electrónicos, tanto cerca del propio anillo del acelerador como en nichos blindados cercanos.
M.Sc. Maris Tali / Universidad de Jyvaskyla. Crédito:Universidad de Jyväskylä
"Tanto las agencias espaciales como los experimentos de física de alta energía se enfrentan a problemas similares cuando se enfrentan a los efectos nocivos que la radiación plantea a la electrónica. En los últimos años, los acuerdos de colaboración, por ejemplo, entre el CERN y la ESA están allanando el camino para abordar estos complejos problemas, "dice Maris Tali.
La necesidad de velocidad hace que la electrónica sea más vulnerable
La evolución tecnológica ha aumentado constantemente la densidad y ha disminuido el tamaño de los transistores en los componentes. Esto ha hecho que los dispositivos sean mucho más rápidos, pero al mismo tiempo más vulnerable a nuevos tipos y menores cantidades de radiación en comparación con tecnologías más antiguas.
Esta disertación se concentra en los efectos inducidos por electrones energéticos y protones de baja energía en dispositivos modernos.
"La gente ha comenzado recientemente a investigar en detalle los efectos de ionización directa e indirecta inducidos por electrones, y sus efectos potencialmente destructivos para misiones y experimentos espaciales. Ahora estos efectos se consideran más en serio, especialmente para misiones como JUICE by ESA, "dice Tali.
Incluso las partículas individuales deben tenerse en cuenta al diseñar componentes electrónicos robustos.
En este trabajo, Se utilizaron instalaciones de irradiación tanto en el CERN como en RADEF en la Universidad de Jyväskylä para caracterizar experimentalmente los efectos. Los nuevos datos experimentales dan indicaciones de que las partículas de luz individuales, como los electrones y los protones de baja energía son capaces de inducir efectos que normalmente no se consideran. Se estudiaron varios tipos y generaciones de dispositivos para subrayar que los mecanismos físicos en los errores inducidos son similares a los de las partículas más pesadas.
"Para garantizar una dureza de radiación más eficaz para estos" nuevos tipos "de partículas, necesitamos cuantificar y comprender los mecanismos detrás de ellos para evitar costosas fallas, "Dice Tali.
