esto es lo que yo hago! Muchos, muchos y excelentes libros que se han escrito sobre el tema, pero como una breve viñeta-lista de puntos, centrado en particular en sistemas embebidos para el uso del espacio:
En general, utilizamos muchos de los de alta fiabilidad prácticas de diseño aprendido a lo largo de muchas décadas de duro-lecciones aprendidas a partir de la defensa, aviación e incluso de la automoción (controladores de freno, ABS). Esto incluye los métodos de tolerancia a fallos (n-redundancia, a prueba de fallos, etc.), un riguroso análisis y control de calidad de software y hardware, y la observancia de las muchas normas escritas sobre el tema.(Especialmente importante si usted trabaja para un tradicional espacio de entorno).
Para la electrónica concretamente, la radiación ionizante y la falta de la magnetosfera de la Tierra es el más grande. Como simplificación excesiva, se puede dividir en dos clases: total ionizante dosis (TID) y único evento de efectos. Ambos tienen reducciones que van desde tirar un montón de dinero en hardware especializado y software inteligente/diseño de soluciones que pueden mitigar los efectos bastante en un mucho más barato de la moda.
TID es exactamente lo que parece -- a lo largo del tiempo, se acumulan los daños de la radiación ionizante y, finalmente, su semiconductores dejar de convertirse en semiconductores. Los efectos varían enormemente en los procesos de tamaño, maquillaje y muchos otros dispositivos de nivel de efectos, pero los efectos se pueden ver, incluyen los MOSFET de la tensión de umbral de turno -- imagen de un N-MOSFET de canal que Vt lentamente se desplaza hacia abajo hasta que esté siempre encendido. Algunos increíblemente endurecido-los procesos se han desarrollado para apoyar a dosis muy altas cantidades -- Júpiter, destinado misión Juno increíbles de hardware en el interior de una enorme literal de la bóveda.
Una nota sobre TID, ya que el curso de la radiación-efectos son también de interés para aplicaciones terrestres, tales como las armas nucleares, la prueba se hace a menudo a altas y bajas tasas de dosis. Algunos de los dispositivos semiconductores express resultados diferentes para ambos-por ejemplo, un papel que he leído sometido a un LDO tanto de alta y baja de las tasas de dosis. Un degradado el Brokaw brecha de banda del circuito, la caída de la tensión de salida a lo largo del tiempo. El otro degradado el beta del transistor de salida, la reducción de la corriente de salida a lo largo del tiempo.
Único evento de efectos también pueden ser observados en la Tierra -- la mayoría de la gente está familiarizada con las memorias DDR ECC para aplicaciones críticas, por ejemplo. Además, la mayoría de los aviones comerciales debe este factor debido a su altitud de funcionamiento alto-suficiente que los neutrones de alta energía puede causar electrónicos mal funcionamiento del circuito. Esto se conoce popularmente como "bit-flips' -- una enérgica partícula viaja a través de un circuito, impartiendo una lineal de transferencia de energía (LET) que puede ser suficiente para causar un poco-malestar (SEU), un pestillo de seguridad de la condición (SEL) que conduce a un alto consumo de corriente debido a parasitarias BJT comportamiento, los MOSFET de puerta de ruptura (SEGR) y burn-out (SEB). Usted podría amplia clase de cualquier evento que resulta en una falla en el sistema como un SEFI -- solo evento funcional de interrupción.
Voy a llamar "latch-up" específicamente. Hay terrestre especificaciones para el latch-up que caen bajo JESD78, pero aquellos que no están diseñados para la radiación inducida por el latch-up condiciones. El mecanismo es similar entre los dos-un parásito NPN estructura puede tener energía convencional CMOS de construcción, causando una baja impedancia de la ruta, desde la energía a la tierra para ser creado. Por supuesto, esto se traducirá en grandes cantidades de las corrientes que fluyen a través de una parte de la ficha que nunca fue diseñado para ello. Recordando las densidades de corriente de los bonos de los alambres y las diversas partes de los troqueles están diseñados para que, si esta situación no se solucione, que el chip va a morir de fuego de la muerte. Común de mitigación es un flujo de corriente del sensor que reacciona a cortar el suministro de alimentación y retire el pestillo.
En términos de software y procesadores, yo destilar a dos cuestiones principales. Uno es la protección volátil de la memoria-registro de los archivos, la memoria RAM (SRAM/DRAM), etc. Sería lamentable si su PC registrarse tomó un SEU y de repente omitido algún otro lugar. La segunda, es la protección de los no-volátil de la memoria, su software es inútil si está dañado y no se puede ejecutar. La costumbre volátiles protección ECC (SECDED en general), además de fregar continuamente en busca de errores. Para no volátil, es mucho más difícil-grandes cantidades de endurecimiento de la memoria es muy caro para comprar, y mucho, en detrimento de la NASA/ESA ciencia de las misiones. Algunas personas utilizan n-redundancia, otros lo utilizan de forma nativa-endurecido tecnologías como MRAM o de FRAM (a un grado, para CUNAS de trabajo) y otros pagos a los proveedores más de seis cifras para la alta fiabilidad de misión crítica de almacenamiento.
Mecánicamente, al menos en órbita LEO, estás ciclos térmicos entre el sol y la oscuridad cada 45 minutos. Esto es en adición a la necesidad de sobrevivir a los rigores de lanzamiento-mi mecánica colegas tienen un conjunto de requisitos de diseño que también (creo que parte de ello es GEVS) para asegurarnos de sobrevivir el alto-G lanzamiento de un cohete. Ellos hacen una cantidad impresionante de análisis y prueba de pre-lanzamiento para asegurarse de que no somos piezas de restos en el camino.
Térmicamente, no hay convección en el espacio. De alta potencia de ICs, el único camino para la transferencia de calor es la radiación y la conducción. Muy interesante, disipador de calor de diseño deben ser considerados para eliminar eficazmente el calor de un dispositivo mediante el uso de sólo los dos métodos. Además, las pruebas sobre el terreno se convierte en hardware, porque no sólo se necesita un térmico de la cámara, usted necesita una cámara de vacío así. Aquí están algunas fotos del JPL de la TVAC cámaras.
Trabajando en un "nuevo espacio", donde la gente no es la construcción de gran GEO/MEO aves que soporte fundamental de la seguridad nacional o las necesidades comerciales, a menudo CUNAS partes volado después de someterse a pruebas / análisis sobre el terreno para ver cómo les va. Mientras que uno puede comprar un vuelo-listo, varios cientos de krad tolerante 74xx00 quad-puerta NAND para un par de cientos de dólares, algunas personas pueden porciones de la prueba de 74LVC00 o piezas similares para ver cómo les va tan bien. Todo está en la cantidad de riesgo que usted está dispuesto a tolerar.
Mi formación es en el diseño automotriz, electrónica industrial y de consumo, antes de entrar en el espacio de trabajo. Así que, a menudo, mi proceso de pensamiento es "hombre, yo voy a usar esa increíble monolítico, de baja potencia, el estado de la arte! Oh, espera-espacio.". Que normalmente es sustituida por la de pensar acerca de cómo discretizado, y cómo minimizado puedo hacer que la solución para la estabilidad de la radiación tolerante o de la radiación componentes endurecidos basada en el conocimiento (ya sea de la prueba, o las predicciones basadas en el proceso de tecnología) de su radiación de rendimiento.
Algunos buenos libros / recursos para que se lea:
Si esta respuesta recoge más de interés, voy a balancearse hacia atrás alrededor de rellenar / editarlo para que sea más limpio.
