Neuer Transistor könnte Raumstrahlungsproblem seitwärts treten

Der Weltraum ist ein sehr gefährlicher Ort, egal ob Sie ein Mensch oder ein Transistor sind. Es gibt viele Beispiele für Satelliten und Roboter-Weltraummissionen, die von energetischen Partikeln getroffen werden, manchmal mit lähmenden Ergebnissen. Es geht nicht nur um Millionen von Dollar, sondern auch um Leben. Jetzt haben Wissenschaftler der Northwestern University mithilfe einer neuen Technik und eines neuen Materials einen neuen Transistortyp mit einer Wendung entwickelt, der derzeit auf der Internationalen Raumstation getestet wird.

Noch vor wenigen Tagen richtete das Gespenst der Weltraumstrahlung seinen hässlichen Kopf auf. Am 4. Juni berichtete die NASA, dass der Mars-Orbiter Odyssey in den "abgesicherten Modus" geschaltet worden war, nachdem die Bordschaltung des Raumfahrzeugs von energetischen Partikeln der Sonne oder des Weltraums getroffen worden war. Um Systemfehler zu vermeiden, schaltete sich der Satellit glücklicherweise in den „abgesicherten Modus“, um auf eine Untersuchung durch die Missionskontrolle zu warten, um etwaige Schäden zu bewerten. Es wird nicht angenommen, dass dieses Ereignis Odyssey dauerhaften Schaden zugefügt hat, aber es hat zu Verzögerungen bei der Kommunikation zwischen der Erde und Phoenix geführt.

Andere Raumschiffe hatten nicht so viel Glück. Eines der frühesten Beispiele für Satellitenversagen durch Weltraumstrahlung war der weltweit erste Kommunikationssatellit Telstar. 1962 wurde dieser historische Satellit gestartet, um erstmals transatlantische Kommunikation zu ermöglichen. Leider wurde es zu früh nach einem US-Atomwaffentest in großer Höhe mit dem Codenamen „Star Fish Prime“ (siehe Archivmaterial des Tests) gestartet, der zu einer künstlichen Erregung der Van-Allen-Gürtel der Erde führte und künstliche Auroren an äquatorialen Orten wie z als Hawaii. Zu diesem Zeitpunkt war wenig über die Reaktion elektrischer Geräte in einer Hochenergieumgebung bekannt, und Telstar wurde bald schwer beschädigt, da seine Transistoren einige Monate später den Hochenergieteilchen erlagen.

Da wir jetzt eine riesige Armada von Satelliten in der Umlaufbahn um die Erde haben und immer mehr Erkundungsboote im gesamten Sonnensystem, gibt es viele Anfälligkeiten für energetische Partikel, die von der Sonne ausgestoßen werden.

Um dieses Problem anzugehen, schickten Wissenschaftler der Northwestern University im März an Bord des Space Shuttle Endeavour ihr neues Transistordesign an die ISS. Seitdem wurden diese mikroskopischen Komponenten rigoros getestet und einer Weltraumumgebung ausgesetzt, um zu sehen, wie das neue Material reagiert.

Computertransistoren werden traditionell aus dem halbleitenden Material Siliziumdioxid hergestellt. Ihr Heimcomputer verwendet sie, Weltraummissionen wie die New Horizons Pluto-Mission verwenden sie. Elektronik auf Siliziumbasis hat die Computerwelt revolutioniert. Siliziumdioxidtransistoren sind jedoch strahlungsempfindlich. Sollte ein hochenergetisches Teilchen auf einen der Millionen mikroskopisch kleinen Transistoren treffen, die in einem Mikrochip eingebaut werden können, fängt Material auf Siliziumbasis das Teilchen ein und verursacht einen Ladungsverlust oder einen Ladungsaufbau. In beiden Fällen ist dies schlecht für die Berechnung, da dies zu Berechnungsfehlern führen kann.

Die von Northwestern entwickelten neuen Transistoren verwenden ein neuartiges dielektrisches Gate-Material, das als selbstorganisiertes Nanodielektrikum (SAND) bezeichnet wird. SAND hat einen zusätzlichen Vorteil: Sie können gedruckt werden und sind flexibel. Dies hat offensichtliche Anwendungen für die Flachbildschirmtechnologie und die Verdichtung äußerst komplexer Schaltkreise auf sehr kleinem Raum. Da dies eine Abkehr von Siliziumdioxid ist, scheinen diese Transistoren in einer Umgebung mit hoher Strahlung hier auf der Erde sehr robust zu sein.

Die ISS-Experimente werden voraussichtlich ein Jahr dauern. Die Welt der Weltraumcomputer wird also abwarten, ob diese neue Technologie die weltraumgestützte Instrumentierung revolutionieren und wertvolle Raumfahrzeuge vor den Verwüstungen energetischer Partikel schützen kann.

Für mehr Informationen:

  • "Nordwestliche Transistoren sprengen in den Weltraum, bleiben auf der internationalen Raumstation" – McCormick News Article
  • "Intel schützt Mikrochips vor kosmischen Strahlen" – Space Magazine

Quelle: EurikAlert

Rate article
Schreibe einen Kommentar