W NASA stworzyli mikroprocesor zdolny do pracy "w piekle"

Kamera badań GEER

Ciebie, być może dziwi fakt, że to właśnie Mars przyciąga "межпланетное" uwaga, podczas gdy Wenus druga planeta od Słońca, pozornie znajduje się bliżej Ziemi. Rzecz w tym, że ta planeta ma najwyższą temperaturą powierzchni wśród wszystkich planet układu Słonecznego. Tam nawet cieplej niż na Mercury. Wysoka temperatura w połączeniu z tutejszej gęstej ługu atmosferze nie pozwalają ani jednego produkujący na Ziemi elektronicznego urządzenia do pracy w takich warunkach więcej niż kilka godzin. A jednak naukowcy, wydaje się, przyszli do odpowiedniego rozwiązania tego problemu.

Inżynierowie z aerospace agencji NASA opracowali i badali nowy chip komputerowy, zdolny do pracy bez jakiegokolwiek chłodzenia i powłoki ochronnej w warunkach wysokiego ciśnienia i wysokiej temperatury, podobnych środowisku Wenus. Ludzie nie zabrakło modułów startowych na Wenus z 1982 roku (ostatnim był rosyjski moduł, kto pracował w tamtejszym "piekle" zaledwie nieco ponad dwie godziny), jednak zgodnie z planami NASA, tam w 2023 roku może być wysłane rover. Jednak do realizacji tej misji nie uda się, jeśli NASA nie otrzyma mikroprocesor, w stanie wytrzymać temperaturę otoczenia w 464 stopni Celsjusza.

"Jeśli spojrzeć na marsa misji, to na powierzchni Czerwonej planety już odwiedziło sporo роверов, собравших najbardziej zróżnicowaną naukową informację. Niestety, nie możemy pochwalić się tym samym w stosunku do Wenus, ponieważ elektronika nie wytrzymuje jej trudnych warunków", — mówi Philip Нойдек, inżynier-speca od elektroniki z centrum Badawczego NASA imienia Johna Glenna.

Jednak planeta zawiera wiele ciekawych funkcji, o których naukowcy chcieli dowiedzieć się więcej. Na przykład, zgodnie z jednym z ekspertów, informacje o procesach geologicznych i przeładowany gazami cieplarnianymi atmosferze pomóc naukowcom lepiej zrozumieć podobne procesy u nas na Ziemi.

Aby zrozumieć, jak stworzyć odporny na warunki Wenus komputerowy chip, musimy przede wszystkim lepiej zrozumieć niektóre aspekty związane z produkcją półprzewodników i tranzystorów. Półprzewodniki – to głównie metale, które mogą przepuszczać prąd elektryczny z większym oporem, niż to robią zwykłe przewody. Możesz zmienić przewodność półprzewodników, że może robić one pomocne jako tranzystorów. Tranzystory, z kolei, są jak małe "brama", stojące na drodze do prądu wewnątrz układu, otwierane i zamykane w zależności od cechy wejściowego prądu elektrycznego. Mikroprocesory, które są integralną częścią każdego nowoczesnego komputera, w sumie stanowią integralną część układów z przewodami i tranzystory, połączonymi w jeden półprzewodnik.

Нойдек wyjaśnia, że największym problemem dla mikromacierzy w warunkach Wenus jest wysoka temperatura i jej chemicznie reaktywne atmosfera. Większość chipów komputerowych produkowane są na bazie krzemu, jednak przy wysokich temperaturach materiał ten zaczyna zachowywać się jak zwykły eksplorator, utraty właściwości półprzewodników. Stworzony przez sam zespół Нойдека chip składa się z węglika krzemu, w stanie, nawet przy wysokich temperaturach zapisywać półprzewodnikowe właściwości microchip. Ponadto, zespół programistów również przekonała się, że межкомпонентные połączenia (przewody, łączące wszystkie części chipa w jedną całość), utworzone na bazie krzemowego tantalu, też będą w stanie wytrzymać ekstremalne temperatury.

układ Scalony przed i po sprawdzeniu w komorze GEER

Stworzony chip przeznaczony do transmisji sygnałów elektrycznych, naukowcy sprawdzili wewnątrz komory zabudowy GEER (Glenn Extreme Environments Rig), która w swej istocie jest высокотоксичную piekarnika z wysokim ciśnieniem. Dzięki niej naukowcy mogą stworzyć warunki podobne do warunków венерианской atmosfery. Mikroprocesor test przeszedł pomyślnie: wytrzymują ekstremalne temperatury i ciśnienia, kontynuował wykonywać swoje funkcje robocze w ciągu 21 dni.

Oczywiście, bardzo się cieszę, że naukowcy w końcu doszli do odpowiedniego rozwiązania, jednak "finest hour" dla technologii tylko tak długo, jak tylko będzie. W tej chwili mikroprocesor jest w stanie nanosić tylko 24 tranzystora, że jest porównywalna raczej z dużo bardziej starożytnych mikroprocesorów, a nie te, które można znaleźć w nowoczesnych komputerach.

"Teraz jesteśmy gdzieś w latach siedemdziesiątych", jeśli weźmiemy pod uwagę kwestię złożoności naszego chipa z punktu widzenia prawa Moore 'a" — mówi Нойдек.

Jednak inżynierowie stworzyli schemat, w którym będzie miał 100 tranzystorów. Tak i jeśli się nad tym zastanowić, przypadki, kiedy układ Słoneczny skutecznie badane i stosowane w mniej zaawansowanych układów scalonych, już były. W końcu, oprócz działających układów, należy rozwiązać co najmniej istotne problemy i pytania. Jednym z takich pytań, na przykład, jest opracowanie odpowiedniego pojazdu do badania powierzchni Wenus.

A jednak Нойдек wyraża nadzieję, że pewnego dnia jego chipy będą wykorzystywane w komputerach w ramach misji kosmicznych do Wenus.

"Jeszcze nikt nie stworzył obwody elektryczne, które mogą pracować w takich warunkach i przy takiej temperaturze przez tak długi czas. To naprawdę otwiera nowe możliwości do wykonywania misji na Wenus".