Разработана термоустойчивая память для межпланетных экспедиций

Новое в СХД
Ученые университета штата Аризона разработали запоминающее устройство нового поколения, которое способно выдерживать температуру до 300оC и даже выше. Такой научный прорыв позволит использовать модули термоустойчивой памяти в космических миссиях при изучении ближайших к Солнцу планет.

Проблемы Венеры и Меркурия

Исследования двух ближайших к Солнцу планет – Меркурия и Венеры всегда осложнялись тем фактом, что условия на их поверхностях носят чрезвычайно неблагоприятный характер. Например, Меркурий может нагреться до 430оC, а Венера, из-за особенностей атмосферы – и того больше. Поэтому любые аппараты, изучающие эти небесные тела вблизи, должны быть подготовлены соответствующим образом.

Конечно, изучать планеты, можно и с орбиты, но для более полного обследования все равно необходимы спускаемые аппараты, которые должны быть способны работать длительное время в условиях агрессивной среды и высоких температур. В 1982 г. СССР запустил автоматическую межпланетную станцию «Венера-13», которая доставила на поверхность планеты спускаемый модуль, но он проработал в штатном режиме всего 127 минут. Для сравнения марсоход Curiosity, успешно передает информацию на Землю с 2012 г.

По заказу NASA

Проблема в том, что современная электроника очень чувствительна к нагреванию, и температура в сотни градусов Цельсия для нее губительна. Тем не менее, ученые уже много лет бьются над решением этой проблемы и, похоже, они достигли определенных успехов. Так, сотрудники университета штата Аризона недавно сообщили о разработке в рамках финансируемой NASA программы HOTTech модулей электроники следующего поколения, на базе которых удалось создать элементы памяти, способные выдерживать высокие температуры – вплоть до 300оC и даже выше.

«Космическую отрасль можно смело назвать двигателем прогресса. Многие современные технологии пришли к нам именно из этой индустрии, – говорит Татьяна Бочарникова, глава представительства NetApp в России и странах СНГ. – Ведущие космические ведомства вкладывают большие средства в НИОКР и не в последнюю очередь в эффективное и, главное, надежное управление данными. Например, NASA активно использует решение NetApp AltaVault, чтобы обеспечить надежную, простую и эффективную защиту данных, а также снизить затраты на использование ресурсов облачного провайдера».

300 градусов – только начало

Как поясняет Юджи Чжао, руководитель группы разработчиков, в качестве материала основы для создания высокотемпературной электроники был взят нитрид галлия. Дело в том, что кремний, который традиционно используют для создания микропроцессоров и модулей памяти, имеет относительно низкую ширину запрещенной зоны (этот показатель определяет минимальную энергию, необходимую для перехода электрона из валентной зоны в зону проводимости) – всего 1,12 эВ. В то же время, для нитрида галлия она равна 3,4 эВ, что позволяет устройствам нормально работать при гораздо более высоких температурах. В то же время, отмечается, что это не единственный полупроводниковый материал с широкой запрещенной зоной, изучаемый в рамках программы создания высокотемпературной электроники. Еще один достойный кандидат с широкой запрещенной зоной – это карбид кремния.


Исследователи (слева направо) Хоуцян Фу, Юджи Чжао и Кай Фу работают над созданием запоминающего устройства

Запоминающее устройство было изготовлено путем химического осаждения из паровой фазы на подложке из нитрида галлия. В ходе испытаний, модуль памяти показал стабильную работу во всем диапазоне от 25 до 300оC. При повышении температуры до 350оC контроль над процессами был утрачен, но он восстановился после того как температура снизилась до комнатной. Таким образом, даже в случае запредельного нагрева сам модуль памяти не будет потерян, хотя на время перестанет нормально работать. В то же время, как отмечает Юджи Чжао, результаты работы являются промежуточными и следующим этапом будет создание модулей памяти, способных выдержать до 500оC в штатном режиме, а с такой электроникой уже можно исследовать поверхность хоть Венеры, хоть Меркурия.