Отключающие транзисторы

У флагманской миссии NASA на Европу возникла проблема: уязвимость к радиации

«Что не дает мне спать сейчас, так это неопределенность».

12.07.2024, Эрик Бергер, arstechnica.com

Дата запуска миссии Europa Clipper, которая наряду с космическим кораблем «Кассини» к Сатурну считается самой дорогой и амбициозной планетарной научной миссией NASA и которая будет изучать интригующую луну, вращающуюся вокруг Юпитера, теперь находится под вопросом.

Космический корабль стоимостью 4,25 миллиарда долларов должен быть запущен в октябре на ракете Falcon Heavy из Космического центра Кеннеди во Флориде. Однако NASA обнаружило, что транзисторы на борту космического корабля, возможно, не настолько устойчивы к радиации, как предполагалось.

«Проблема с транзисторами обнаружилась в мае, когда команде миссии сообщили, что аналогичные детали выходят из строя при более низких дозах радиации, чем ожидалось, - написало космическое агентство в своем блоге в четверг днем. - В июне 2024 года было разослано отраслевое предупреждение, чтобы уведомить пользователей об этой проблеме. Производитель работает с командой миссии, чтобы поддержать текущие усилия по радиационным испытаниям и анализу, чтобы лучше понять риск использования этих деталей на космическом корабле Europa Clipper».

Луны, вращающиеся вокруг Юпитера, массивной газовой планеты-гиганта, существуют в одной из самых суровых радиационных сред в Солнечной системе. Первоначальные испытания NASA показали, что некоторые транзисторы, регулирующие поток энергии в космическом корабле, могут выйти из строя в такой среде. NASA в настоящее время оценивает возможность увеличения срока службы транзисторов у Юпитера и рассчитывает завершить предварительный анализ в конце июля.

Задерживать или не задерживать

В обновлении NASA ничего не говорится о том, сможет ли космический корабль в этом году стартовать в трехнедельное окно запуска, в результате которого Clipper достигнет систему Юпитера в 2030 году.

Ars обратилась к нескольким экспертам, знакомым с миссией Clipper, чтобы оценить вероятность того, что она стартует в октябрьское окно запуска, и мнения разделились. По общему мнению, вероятность того, что запуск состоится этой осенью, составляет от 40 до 60 процентов. Если инженеры NASA не смогут убедиться в работоспособности существующей системы, транзисторы придется заменить.

У миссии Clipper есть возможность запуска в 2025 и 2026 годах, но это может привести к дополнительным задержкам. Это связано с необходимостью многократного гравитационного маневра. Запуск 2024 года булет следовать по «МЕГА» траектории, включая облет Марса в 2025 году и облет Земли в конце 2026 года - гравитационная помощь Марс-Земля. Если Clipper запустится на год позже, это потребует второго облёта Земли. Запуск в 2026 году вернется на "МЕГА" траекторию. Ars запросил у NASA сроки запусков в 2025 и 2026 годах и сообщит обновленную информацию, если они предоставят эту информацию.

Еще одним негативным результатом задержек могут стать расходы, поскольку сохранение миссии на Земле еще на год, вероятно, приведет к дополнительным расходам NASA в несколько сотен миллионов долларов, что пробьет дыру в его бюджете на планетарные науки.

Сообщение в блоге NASA на этой неделе - не первый случай, когда космическое агентство публично упоминает эти проблемы, связанные с полевым транзистором на основе оксида металла и полупроводника, или MOSFET. На заседании Совета по космическим исследованиям в начале июня Джордан Эванс, руководитель проекта миссии Europa Clipper, заявил, что это его забота номер один перед запуском.

«Что не дает мне спать по ночам»

«Самое сложное, с чем мы сейчас имеем дело, - это проблема, связанная с этими транзисторами, MOSFET-транзисторами, которые используются в качестве переключателей в космических кораблях, - сказал он. - Пять недель назад я получил электронное письмо о том, что клиент, не являющийся сотрудником NASA, провел некоторые испытания этих радиационно-стойких деталей и обнаружил, что они работают при уровнях радиации значительно ниже, чем те, на которые мы рассчитывали при закупке запчастей, да и другие в отрасли тоже.

В то же время Эванс сказал, что в отношении анализа проблемы, проведенного агентством, дела идут «в правильном направлении». Кажется маловероятным, что если бы проблема все еще неуклонно продвигалась к разрешению, NASA пять недель спустя опубликовало бы сообщение в блоге.

«Что не дает мне сейчас уснуть, так это неопределенность, связанная с MOSFET-транзисторами, и остаточный риск, который мы при этом возьмем на себя, - сказал Эванс в июне. - Трудно провести испытания с дозой низкой мощности в те сроки, которые у нас есть до запуска. Поэтому мы собираем как можно больше данных, в том числе из таких миссий, как «Юнона», чтобы лучше понять, с каким остаточным риском мы можем запуститься».

Это именно те проблемы, которые ученые и инженеры не хотят решать в последние месяцы перед запуском столь значимой миссии. Ставки невероятно высоки: представьте себе, что вы решили запустить Clipper только для того, чтобы через шесть лет при прибытии к Юпитеру космический корабль потерпел неудачу.

Перевод: Александр Тарлаковский (блог tay-ceti)
Оригинал: Tripping transistors - NASA’s flagship mission to Europa has a problem: Vulnerability to radiation