太空有了能撑过270年的电路,这事儿解决了航天设备怕被宇宙射线侵蚀的大难题

如今太空中有了能撑过270年的电路,这事儿解决了航天设备怕被宇宙射线侵蚀的大难题。谁都知道,出了地球磁场保护圈,高能粒子那是无孔不入,能把精密器件给慢慢咬坏,导致数据丢了、机器坏了。以前大家对付这事儿的办法就是在关键的地方包上厚厚的保护层,可这样一来重量大增,卫星能带的东西就少了。最近复旦大学的研究成果发表在《自然》杂志上,给大家指明了新路。他们用二硫化钼(MoS₂)做了一层比头发丝还细上万倍的薄膜,厚度只有0.7纳米。在这么小的尺度下,连那些看不见的粒子都钻不进来。于是这层膜就成了保护罩,帮着挡住了那些会让硅芯片出故障的冲击。研究人员把这层膜长在了4英寸的晶圆上,用HfO₂做绝缘栅极做出了晶体管,再把这些晶体管串成一个完整的无线(RF)通信系统,信号频率在12到18吉赫之间,刚好能在卫星上收发信号。在送去太空前,他们先在地球上拿强伽马射线狠狠轰击这玩意,模拟轨道环境。结果用显微镜一看、仪器一测,结构和化学成分都没变样。通电后开关比高、漏电流小、还省电,完全符合要求。接下来,他们把这套系统装上火箭送去了低地球轨道上飞了九个月。在这517公里的高度跑了9个月后发现,传输数据时的比特错误率(BER)一直都在10的负8次方以下。要知道现在地面的千兆网限制是10⁻¹⁰,我们的光缆通信系统要求也是优于10⁻⁹,就算是量子保密通信那种合法用户也才要求低于10⁻⁶,这BER的表现简直太猛了。按照实际在轨道上收集的数据和环境模型算下来,这套电路在地球同步轨道上待个271年没问题。虽然现在只做了个无线电路,但以后如果能把处理器、存储和电源这些也用上这种原子级设计,那航天器就不用再扛着笨重的屏蔽罩了。这样不仅能省下好多重量让卫星带更多科学仪器上天,还能大大延长卫星和深空探测器的寿命。