突发!NASA欧罗巴快船探测器MOSFET遭遇太空辐射难题!

2024-07-19 11:51:13 EETOP

欧罗巴快船探测器(Europa Clipper的工程师们发现,其机载晶体管比预期的更容易受到辐射损伤,从而危及任务。虽然解决这个问题可能就像更换受影响的部件一样简单,但这些部件已经封装在卫星内的电子舱中。这意味着NASA必须找到新的方法在不打开卫星的情况下修复MOSFET。


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欧罗巴快船探测器是为了研究木星的同名卫星(木卫二名称欧罗巴)而设计的。这一发现是在美国宇航局喷气推进实验室(JPL)的工作人员(该项目的主要开发人员)与其他工程师一起参加一个会议时发现的,他们正在研究一个使用相同设备的机密卫星项目。他们透露英飞凌提供的MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)存在问题。

Europa Clipper计划于2024年10月发射,预计将进行为期六年的旅程。它将在2030年4月开始环绕木星,并对欧罗巴进行约50次飞越研究。然而,木星巨大的体积使其磁场比地球强大约20,000倍。此外,这个气态巨星以极快的速度自转,一天仅相当于地球上的10小时。这种速度可能会抛出大量带电粒子,可能损坏敏感的电子设备。

受影响的MOSFET由英飞凌提供,该公司表示其耐辐射晶体管受到制造工艺变化的影响,有几个机密用户报告了高于预期的故障率。该公司已解决了这个问题,但在2024年5月之前未能通知NASA,因为公司并不知道NASA将如何使用其晶体管。英飞凌随后发布了行业警报,通知所有可能受故障MOSFET影响的用户。

麻省理工学院林肯实验室的行星科学家黛博拉·伍兹说:“幸运的是,你碰巧在会议上与人们交谈,并了解了这个问题。”

发现问题只是难题的一部分。因为卫星的电子舱去年已经封装,因此需要大规模拆卸这部分卫星,更换受影响的晶体管,并重新封装电子舱。这可能导致Europa Clipper错过2024年10月的计划发射窗口。

这个发射窗口至关重要,因为卫星需要在2025年2月接近火星轨道,以便利用火星引力进行引力弹弓效应返回地球,然后利用地球的引力助推前往最终目的地。尽管如此,如果需要更换受影响的半导体,NASA在2026年之前还有其他备用发射窗口。

不过,更换英飞凌的晶体管是该机构的最后手段。NASA正在与其供应商密切合作,以确定更换将如何影响卫星,如何减轻潜在的问题,以及他们是否可以通过原位退火修复任何失效的晶体管。

退火涉及加热电子舱,直到内部的MOSFET达到一定温度,然后逐渐冷却这些组件,以减少晶体管内的应力,从而降低设备故障的可能性。

尽管技术不断进步,计算机芯片仍然容易受到辐射影响。目前正在进行一些研究,旨在开发能够在核反应堆中工作的氮化镓(GaN)半导体。然而,这仍处于早期阶段。因此,在这些研究项目取得成果之前,NASA和其他航天机构需要特别注意,确保卫星上的电子设备能够承受太空飞行的严酷环境。


关键词: MOSFET NASA 欧罗巴快船

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