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Electrónica
Cómo Lograr una Microelectrónica Más Resistente a
la Radiación Espacial
4 de Noviembre de 2009.
 Las
condiciones del espacio sideral pueden causar graves estragos en la
electrónica de una nave. Durante décadas, los satélites y otros
vehículos espaciales han usado caras y voluminosas cubiertas protectoras
para resguardar componentes microelectrónicos vitales, como los
microprocesadores y otros circuitos integrados, contra la radiación
espacial.
La radiación cósmica puede atravesar la nave espacial, y al hacerlo,
atravesar también los aparatos electrónicos que se encuentre en su
camino, generando cargas dentro de los dispositivos que pueden ocasionar
que estos sistemas produzcan errores o incluso se averíen.
Un equipo de investigadores del Georgia Tech (Instituto Tecnológico de
Georgia) desarrolla formas de endurecer los microchips para protegerlos
de los daños causados por varios tipos de radiación cósmica. Con
financiamiento de la NASA y otras organizaciones, este equipo está
investigando el uso de aleaciones de silicio y germanio para crear
dispositivos microelectrónicos intrínsecamente resistentes al bombardeo
cósmico de partículas.
Para que esta investigación llegue a buen puerto es esencial determinar
lo que pasa exactamente dentro de un dispositivo en el momento de
recibir el impacto de una partícula.
El investigador principal es John D. Cressler, Profesor de la Escuela de
Ingeniería Electrónica y Computación del Georgia Tech.
Las aleaciones de silicio y germanio son muy prometedoras para lograr la
meta de hacer resistentes a los dispositivos microelectrónicos. Tales
aleaciones combinan el silicio, que es el material más común en los
microchips, con el germanio, en la diminuta escala de los nanómetros. El
resultado es un material que ofrece importantes mejoras en dureza,
velocidad y flexibilidad.
Cualquier vehículo espacial, desde las sondas interplanetarias y los
vehículos militares, hasta los satélites de comunicaciones y del sistema
de posicionamiento global (GPS), deben enfrentarse a dos tipos
principales de radiación cósmica:
- La radiación ionizante, que incluye partículas omnipresentes como los
electrones y los protones, portadores de una elevada energía pero poco
penetrantes. Una cantidad moderada de recubrimiento metálico puede
reducir su efecto destructivo, aunque tales protecciones aumentan el
peso de un vehículo espacial en su lanzamiento.
- Los rayos cósmicos galácticos, que incluyen iones pesados y otras
partículas de energía sumamente elevada. Es virtualmente imposible
protegerse contra este peligro.
En su enfrentamiento durante décadas con la perjudicial radiación, los
ingenieros han reforzado los escudos y empleado una técnica de diseño de
circuitería llamada Redundancia Modular Triple. Esta técnica utiliza
tres copias de cada circuito, todos interconectados por un extremo a la
circuitería lógica. Si una copia del circuito se corrompe por la
radiación cósmica y empieza a producir datos erróneos, el sistema lógico
opta por los datos en mutua concordancia producidos por los otros dos
circuitos.
El problema de esta filosofía de diseño es que se requiere también el
triple de recursos.
Otras técnicas tradicionales de protección incluyen un método de
"endurecimiento" por el cual los circuitos integrados se fabrican
mediante procesos especiales que los endurecen contra los daños
ocasionados por la radiación. Pero este proceso generalmente aumenta los
costos de producción de los chips de 10 a 50 veces.
Como consecuencia, la comunidad espacial está ávida de encontrar formas
de producir dispositivos microelectrónicos que soporten las condiciones
espaciales usando tan sólo tecnologías comerciales cotidianas de
fabricación de microcomponentes. Así el ahorro en costos, tamaño y peso
podrían ser muy significativos. Y por tal motivo, la investigación
encabezada por John D. Cressler puede abrir nuevos e interesantes
caminos en este terreno.
Información adicional en:
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