Wie schwer ist es die Elektronik Strahlungssicher zu machen?

[Salzbretzel]

Mal eine OT Frage:
Wie schwer ist es die Elektronik Strahlungssicher zu machen? Strahlung und Halbleiter vertragen sich meines Wissens nicht so gut. Und alles mit Blei zu verkleiden wäre für eine Rakete - die leicht sein soll - auch nicht die beste Idee.

Ich bin sicher das es da Lösungen gibt - immerhin schicken wir ja auch Atombomben mit Raketen zum Ziel - aber wie wird das eigentlich gemacht?

Oder ist die Strahlung in diesem Fall vernachlässigbar?

[Sharra]

Elektronik und radioaktive Strahlung vertragen sich nicht, schon gar nicht bei integrierten Schaltkreisen. Je kruder das allerdings gebaut ist, desto stabiler ist es auch. Also statt dem Winz-IC mit 50.000 Funktionen auf 1 cm², baut man das Ganze aus robusteren Einzelteilen. Damit ist schon einiges gewonnen.

Und bei Atomsprengköpfen ist das noch einfacher. Diese sind abgeschirmt. In den Atom-Teil muss keine Elektronik. Der wird von aussen gezündet. Die Steuerelektronik kommt mit der Strahlung gar nicht in Kontakt.

Wie übel die Strahlung Elektronik mitspielt, kannst du sehen, wenn du dir die Berichte über die Roboter anschaust, die sie in den verstrahlten Teil von Fukushima schicken, um nachzusehen, wie es derzeit drin aussieht. Die Robbis halten ein paar Stunden durch, und fallen dann aus.

[platoxG]

Für Fragen zur Strahung schaust Du Dich vielleicht besser bei der Weltraumforschung und dessen kommerziellen Betrieb um; die dürften Auskunftsfreudiger sein ;-)
Siehe bspw. eine leichtverdauliche Übersicht zur Absicherung von Elektronik bei Sateliten, ganz unten auf der Seite:

https://www.bernd-leitenberger.de/strahlung.shtml

"Kommerziell verfügbare Technologie ist strahlungsresistent bis zu einer Dosis von 5-10 krad. Das sind immerhin 5-10 mal höhere Dosen als sie für den Menschen tödlich wären. 5-10 krad entsprechen 50-100 Gray oder 50-100 Sievert, also ein vielfaches der Strahlendosis die ein Satellit pro Jahr in einem erdnahen Orbit erhält."

[x2k]

Grundsätzlich sind solche Systeme eher "dumm" und nur auf das nötigste reduziert. Dazu kommt noch das man da eher auf Elektronik für grobmotoriker setzt und man kann die Bauteile ja möglichst weit entfernt von der strahlenquelle anbringen.
Kritischer ist bei Elektronik aber eher elektromagnetische Strahlung da reicht aber dann einfache alufolie zum schirmen.


Naja villeicht hätte man statt einer Rakete mit atomantrieb einfach eine mit Akkus bauen sollen, das soll ja angeblich viel besser für die Umwelt sein ;-)

[AllDayPiano]

Strahlung und Elektronik ist relativ unkritisch, außer Flipflops - die können kippen.

Hier gibt's viel Info:

https://en.wikipedia.org/wiki/Radiation_hardening

Es wird m.W.n. auch mit Aerogel experimentiert.

[Sharra]

Du vergisst, dass unsere Strukturen immer kleiner werden. Das sind nicht die Bauteile selbst, sondern die Abstände dazwischen. Wenn du es jetzt schaffst, mittels Strahlung beliebiger Art, eine Verbindung zwischen Kreis A und Kreis B zu schaffen, weil deine Abstände quasi nicht mehr existent sind, hast du den schönsten Kurzschluss. Dabei muss nicht mal was kaputt gehen. Aber du erhälst definitiv nicht mehr das richtige Ergebnis.

[AllDayPiano]

Er sprach von Elektronik, nicht Mikroelektronik. Für letzteres hast du recht, denn da ist die Ionisierung das Problem.

[r3bel]

Ich meine mal gelesen zu haben das z.B. SpaceX deswegen extra 2 verschieden Typen von CPUs in den Raketen verbaut. Radiation-Hardended für sichere Operationen und schnelle nicht gehärtete für niedrige Latenzen. Scheint also wirklich ein größeres Problem zu sein das nur durch Trade-Offs zu lösen ist.

[tsx-11]

Und ich hab gelesen, das SpaceX normale Industrie PCs und Elektronik benutzt. Weil es billiger als Stahlungsgehärtetes ist und trotzdem funktioniert. Sind ja nur paar Minuten im Weltraum.

[r3bel]

Stimmt, hab gerade noch mal nachgeschaut. Sie umgehen das Problem mit normaler Hardware und einer 3 fachen Redundanz. Alle Systeme müssen in der Antwort übereinstimmen, sonst wird das Ergebnis angezweifelt. Stichwort: "Triple Judge-Actor System"

[tsx-11]

Was ja nicht nur wegen der Strahlung sinnvoll ist.

[spagettimonster]

Jain, Flips in Speicherzellen könnte man noch abfangen ...

Während das Spaceshuttle-Programm noch lief hat sich die NASA u.a. mit Restbeständen von 386ern eingedeckt, weil das die einzige für sie geradenoch brauchbare halbwegs aktuelle cpu für umgebung mit höherer kosmischer Strahlung war, ohne z.b. eine schwere bleimantelung zu brauchen.

Heute sind leiterbahnen (in den ic's) mitunter gerademal 2 Atome breit, feuern zwei Teilchen über Zeit auf die gleiche Stelle wird eine solche ggf. unterbrochen. Heutige Microelektronik ist hochempfindlich gegeüber Strahlung.

Vor 10+ jahren hat die lokale FH nen Mini-Sattelliten gebaut und mit hochgeschickt bekommen, der hat 8 baugleiche Boards, zu Redundanzzwecken, innerhalb von nem Jahr im erdnahmem Orbit waren nur noch 2 ohne Fehler zu gebrauchen ... 5 gänzlich ohne nutzen, weil zu hoch integrierte Chips verwendet wurden und das veranschlagte Gewicht keine adequate Schirmung zuließ.



4 mal bearbeitet, zuletzt am 12.08.19 19:30 durch spagettimonster.

[drdoolittle]

So ein Marschflugkörper ist ja nicht sehr lange unterwegs und wird wohl erst vor seinem Flug betankt.

[bofhl]

spagettimonster schrieb:
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> Jain, Flips in Speicherzellen könnte man noch abfangen ...
>
> Während das Spaceshuttle-Programm noch lief hat sich die NASA u.a. mit
> Restbeständen von 386ern eingedeckt, weil das die einzige für sie

Nicht 386er! Die sind viel zu neu - 8088 und 8086 waren da angesagt - und letztlich fand man einen Hersteller, der diese noch immer baut! (unter einem anderen Namen/Bezeichnung)

> geradenoch brauchbare halbwegs aktuelle cpu für umgebung mit höherer
> kosmischer Strahlung war, ohne z.b. eine schwere bleimantelung zu
> brauchen.
>
> Heute sind leiterbahnen (in den ic's) mitunter gerademal 2 Atome breit,
> feuern zwei Teilchen über Zeit auf die gleiche Stelle wird eine solche ggf.
> unterbrochen. Heutige Microelektronik ist hochempfindlich gegeüber
> Strahlung.
>
> Vor 10+ jahren hat die lokale FH nen Mini-Sattelliten gebaut und mit
> hochgeschickt bekommen, der hat 8 baugleiche Boards, zu Redundanzzwecken,
> innerhalb von nem Jahr im erdnahmem Orbit waren nur noch 2 ohne Fehler zu
> gebrauchen ... 5 gänzlich ohne nutzen, weil zu hoch integrierte Chips
> verwendet wurden und das veranschlagte Gewicht keine adequate Schirmung
> zuließ.

Es gibt durchaus hoch integrierte Chips, die Verwendung finden und es gibt auch einfach Tricks zur Schirmung der Schaltungen - der Trick hierfür lautet ganz einfach bleihältige Keramiken als Hülle zu benutzen. Auf der Erde wurden diese ja inzwischen wegen deren "Giftigkeit" verboten - ich habe ja so viele Leute gesehen die Chip ablecken oder hinein-beißen (Scherz!) - im Weltall helfen diese Teile aber gewaltig....