Дорожная карта: межзвёздный полёт

[Rattus]

Каким устройством будут записываться эти кварцевые диски на космическом аппарате?

Зачем в межзвездном полёте туда что-то записывать? Только считывать.

[Змей Петров]

Каким устройством будут записываться эти кварцевые диски на космическом аппарате?

Необязательно кварцевый, простой штампованный CD/DVD (да и CD/DVD-RW) вполне надежное хранилище практически на неограниченный срок.
Не нравятся подвижные элементы - берем старые добрые прожигаемые ПЗУ.
И зачем записывать? Весь софт и т.п. записывается на Земле, и грузится в ОЗУ по мере необходимости.

За время полета техника выйдет из строя, даже если не будет использоваться.

Да чего сделается кремниевому кристаллу при малых температурах в отсутствии радиации? Халера ево не возьме, как у нас говорят, хоть миллион лет.

[Змей Петров]

У меня такие тоже есть, работоспособны. Но если снять вольт амперную характеристику видно что параметры относительно паспортных изменились. Плюс увеличился обратный ток (ток утечки).

Это практически невозможно определить, если не мерили параметры в те времена, поскольку допустимый по тем ТУ разброс характеристик - в разы.
Ну, и если дрейф всё же имеет место, то в основном из за плохой герметизации - на кристалл попадает кислород, влага.

Так же хочу отметить что это в основном относится к германиевым транзисторам, у кремниевых с этим получше.

Что и понятно. Германиевые транзисторы тех времен получались вплавлением индия в германий, а индий очень легкоплавкий, мягкий и довольно химически активный, да и германий по устойчивости кремнию сильно уступает. Естественно сия конструкция весьма ненадёжна. Тем не менее работает уже под 60 лет.

Вообще считается что нормированный срок службы силовых кремниевых полупроводниковых приборов - 25 лет. Гарантированный срок при котором устройство будет работать. Обычно такую цифру озвучивают производители в ТУ.

Это для определённого эксплуатационного режима. Я уже говорил, ресурс ОЧЕНЬ сильно зависит от температуры, и то это с большим запасом.  Если такой транзистор погрузить скажем в жидкий азот, то он безбедно пролежит там хоть миллионы лет, а то и миллиарды.

Это никоим образом не спасает от деградации полупроводника в течении длительного срока службы. Даже если охлаждать устройство в тот момент когда оно не используется до температуры абсолютного нуля, срок службы, если оперировать сроками в тысячи лет будет весьма ограничен.

Да с чего это?? В простой флешке объемные заряды с десяток лет сохраняются при комнатной температуре, а самому кремниевому кристаллу-то что сделается? Это же не пластилин.

Нет на данный момент надежных носителей для хранения  информации.

Необоснованное утверждение. Чем штампованный CD, или ПЗУ с прожигом ненадёжны?
Ладно, не доверяете кремнию(необоснованно) - возьмем алмаз))

  В этом плане сейчас в наши дни даже бумага выполняет свои функции лучше чем современная электроника.

Ну, это, как бы помягче... сильное преувеличение

Весьма перспективно смотрится машина предложенная Константин ВАРБ http://steampunker.ru/blog/5965.html  если использовать металлические нити в узоры можно зашить большой массив данных и храниться это будет очень долго, в космосе без воздействия кислорода миллионы лет.

Подобная система ПЗУ использовалась в ЭВМ 50-70х годов. Проходит проводничок внутри сердечника - единичка, проходит мимо - нолик. Подавай на считывающий проводничок импульс и получай на вторичном информацию. Такое ПЗУ даже поддавалось перепрограммированию - приходила девочка с тонкими пальчиками и набором специальных инструментов и перепрошивала что закажут. На ЕС-1020 приколисты из РЦО на до мной подшутили, после очередной перепрошивки при загрузке на консоли стало печататься - МИНЗДРАВ ПРЕДУПРЕЖДАЕТ! СТРЕЛКОВОЕ ОРУЖИЕ ОПАСНО ДЛЯ ВАШЕГО ЗДОРОВЬЯ!
Но с тех пор появились гораздо более совершенные системы.

Все верно, но как энергию распада ядер преобразовать в электрическую? В современных РИТЭГах используют термоэлектрические модули. Срок службы установок может составлять 10-30 лет. Можно использовать тепловую машину в том или ином виде прикрученную к изотопному генератору. Но это будет подразумевать движущиеся части.

Гораздо острее эта проблема стоит в силовых агрегатах, поскольку там крутятся гораздо большие мощности. Но, если говорить об электромашинных преобразователях, то её наверное можно решить бесконтактными подшипниками на основе магнитной подвески и газовой подушки.

Мало того что присутствует проблема приварки металла в вакууме

А зачем в вакууме? Пускай например в азоте хранится.
И зачем металл? Пускай будет керамика. Она и в вакууме не слипнется.

Но опять таки в плане изучения космоса сейчас гораздо выгодней построить космический телескоп с максимально возможным диаметром зеркала. При этом объем полученной информации будет превосходить результаты пилотируемой межзвездной миссии.

Это вряд-ли.
Вопрос только в непомерных сроках исследований, а так зонд гораздо эффективнее.

[BlackMokona]

Зачем в межзвездном полёте туда что-то записывать? Только считывать

Дополнительные данные с земли, данные о межзвездном пространстве и тд.

[Змей Петров]

Дополнительные данные с земли, данные о межзвездном пространстве и тд.

Да их и сейчас хватает.
Трехмерные координаты/движения ближайших звезд известны с точностью, достаточной, что бы на подлёте "по фактической погоде" скорректировать траекторию при мизерном расходе рабочего тела. 

[BlackMokona]

Дополнительные данные с земли, данные о межзвездном пространстве и тд.

Да их и сейчас хватает.
Трехмерные координаты/движения ближайших звезд известны с точностью, достаточной, что бы на подлёте "по фактической погоде" скорректировать траекторию при мизерном расходе рабочего тела.

Я не об этом, можно ту же тёмную материю по дороге поискать, поизучать искривление пространства, послушать гравитационные волны и тд. Научные данные на будущие, раз уж всё равно летим

[Змей Петров]

BlackMokona, ну какие поиски ТМ/ГВ в окрестностях СС?
Тут бы хоть планеты какие обнаружить.

[BlackMokona]

BlackMokona, ну какие поиски ТМ/ГВ в окрестностях СС?
Тут бы хоть планеты какие обнаружить.

Думаю 99.9999% копию Земли найдут минимум лет за 20 до первого звездолета.

[Змей Петров]

Думаю 99.9999% копию Земли найдут минимум лет за 20 до первого звездолета.

Я в этом почти уверен. Но хочется верить в лучшее. И какова будет точность копии?

[FRIM@N]

Как и СD, лазером.

Перелет к другой звездной системе при сегодняшнем развитии техники будет длится сотни и даже тысячи лет. Тот же лазер для записи за это время "потухнет". Записывать информацию надо, иначе зачем вообще отправлять зонд? Можно послать кирпич. То есть зонд прилетает в другую систему и собирает данные для дальнейшего изучения.
Как сейчас записываются кварцевые диски. Для этого используют Nd:YAG лазер модулируя излучение Q-Switched затвором.  Конструкция сложная, требует принудительного водяного охлаждения и крайне ненадежна. Требуется периодическая юстировка и замена элементов. К примеру той же лампы накачки ресурс которой около 1000 часов.
В космосе за сотни лет все это накроется медным тазом. К примеру первая проблема, герметичность. Нет идеальных материалов, та же жидкость из системы охлаждения со временем испарится через микротрещины которые неизбежно  присутствуют в любом материале. Поддержание какой либо атмосферы на борту аппарата тоже приведет со временем к ее полной потере.
Я вообще предлагаю ознакомится с информацией про существующие аппараты которые трудятся вне земли.
Высокая интеграция неприемлема. Для примера можно взять марсоход третьего поколения Кьюрио́сити.

на марсоходе установлено два одинаковых бортовых компьютера под названием «Rover Compute Element» (RCE) под управлением процессора RAD750 с частотой 200 МГц; они содержат радиационностойкую память. Каждый компьютер включает в себя 256 кБ EEPROM, 256 МБ DRAM, и 2 ГБ флэш-памяти.

Параметры более чем скромные, любой телефон имеет сейчас на порядок большую производительность. Однако марсоход строили инженеры со знанием дела и такой выбор говорит о том что даже на поверхности планеты внутри солнечной системы трудно обеспечить достаточную радиационную стойкость оборудования.
Другие космические аппараты, Пионеры и Вояджеры. Пионеры уже все, свое отработали, хотя казалось бы если судить по сообщениям участников этой темы электроника должна работать чуть ли не вечно.
Вояджеры еще функционируют, большинство аппаратуры установленной на борту вышло из строя, но жизнь в них еще теплится и это воистину настоящее чудо, а он в полете всего 39 лет. Это не бытовой ширпотреб и потроха выполнены на старых добрых теперь уже винтажных лампах 

[Dem]

Перелет к другой звездной системе при сегодняшнем развитии техники будет длится сотни и даже тысячи лет. Тот же лазер для записи за это время "потухнет".

Как может "потухнуть" банка с углекислотой? А бывают лазеры вообще на свободных электронах.

[Змей Петров]

В космосе за сотни лет все это накроется медным тазом. К примеру первая проблема, герметичность. Нет идеальных материалов, та же жидкость из системы охлаждения со временем испарится через микротрещины которые неизбежно  присутствуют в любом материале. Поддержание какой либо атмосферы на борту аппарата тоже приведет со временем к ее полной потере.

Да решаемо всё это, особенно учитывая, что бОльшая часть хозяйства весь межзвездный полёт законсервирована.
Да вон, находят тысячелетние запечатанные амфоры с вином, пить его уже нельзя, но оно никуда не делось.

Как сейчас записываются кварцевые диски. Для этого используют Nd:YAG лазер модулируя излучение Q-Switched затвором.  Конструкция сложная, требует принудительного водяного охлаждения и крайне ненадежна. Требуется периодическая юстировка и замена элементов. К примеру той же лампы накачки ресурс которой около 1000 часов.

Так зачем в полете что-то писать на диск?

Другие космические аппараты, Пионеры и Вояджеры. Пионеры уже все, свое отработали, хотя казалось бы если судить по сообщениям участников этой темы электроника должна работать чуть ли не вечно.

1. Исчерпан запас энергии бортовых источников.
2. Я в этой теме неоднократно оговаривался - при наличии должной защиты от радиации.
Учтем, так же, что в межзвездном пространстве уровень радиации ниже, чем вблизи Солнца.

[Змей Петров]

Точно ? Стопудовая инфа ?

А в чем сомнения?

[Змей Петров]

Тогда не понимаю ваш вопрос.
Если знаете, зачем спрашиваете?

[Змей Петров]

Ну так разубедите. Буду только благодарен.
Опять же не дадите смутить другие неокрепшие умы.

[Rattus]

Галактическое и внегалактическое КИ такая штука, в которой попадаются протоны с энергией по максимуму не в 104eV, а в 1019eV-1020eV много чаще чем во внутренних областях Солнечной системы. Не спасут (электронику и био) даже и пара метров защиты

А вот отсюда, пожалуйста, поподробнее: что значит "не спасут"? И какую именно электронику?

[Змей Петров]

Быстрый солнечный ветер - частиц много, но их энергия до 104eV.

Солнечные космические лучи.
Солнечными космическими лучами (СКЛ) называются энергичные заряженные частицы — электроны, протоны и ядра, — инжектированные Солнцем в межпланетное пространство. Энергия СКЛ простирается от нескольких кэВ до нескольких ГэВ.
(C) Вики

Пара миллиметров - вот и вся защита (кроме вспышек).

Беда в том, что эта защита сама будет источником тормозного рентгена, проникающая способность которого намного больше. Не помогает обшивка орбитальных КК от этого, потому они и крутятся внутри радиационных поясов.
И почему вы игнорируете вспышки?

Есть такая штука - гелиопауза, которая граница между солнечным ветром и основным потоком галактических лучей Галактическое и внегалактическое КИ такая штука, в которой попадаются протоны с энергией по максимуму не в 104eV, а в 1019eV-1020eV много чаще чем во внутренних областях Солнечной системы. Не спасут (электронику и био) даже и пара метров защиты

Не понимаю, что может помешать такому излучению попасть внутрь CC?
Насчет защиты - атмосфера неплохо справляется со всем этим хозяйством, а это эквивалентно примерно метру свинца.

Впрочем я и не утверждаю, что такую защиту можно построить в приемлемых массогабаритах.
Все мои рассуждения - исходя из предположения, что должная защита есть.

Так что пока вы меня не переубедили.

[Змей Петров]

А вот отсюда, пожалуйста, поподробнее: что значит "не спасут"? И какую именно электронику?

Кстати, есть такая совершенно замечательная штука как туннельный диод, который практически нечувствителен к радиации. На нём можно построить любую логику и память. К тому же штука эта весьма быстродействующая.

[Змей Петров]

Есть солнечный ветер, есть СКЛ солнечных вспышек.

И что из этого следует?

По той же причине, что и галактические GRB

Что такое галактические GRB? Насколько мне известно это префикс идентификатора гамма-всплесков в каталогах. Но к контексту это вроде отношения не имеет.

Не было бы поясов ван Аллена, не было бы и обсуждения про то, как справляется атмосфера.

Хм. Вы хотите сказать, что МП Земли способно задержать частицы с энергией от ГЭв?

Гелиосфера.

И как она это делает? Желательно со ссылкой.

[BlackMokona]

Вам на всё кроме одного момента ответили.

Параметры более чем скромные, любой телефон имеет сейчас на порядок большую производительность. Однако марсоход строили инженеры со знанием дела и такой выбор говорит о том что даже на поверхности планеты внутри солнечной системы трудно обеспечить достаточную радиационную стойкость оборудования.

Когда Марсоход был разработан это были топовые микросхемы, просто они развиваются с такой скоростью, что страшно.
Его компьютер нужно сравнивать с компьютерами 2004 года минус n лет в зависимости сколько его чертили.
И обеспечивается радиационная стойкость оборудования современными микросхемами лучше, чем старыми.
https://habrahabr.ru/post/156049/

Ещё один миф — современные тех.процессы менее радиационно-стойкие Шанс получить ошибку в конкретном транзисторе пропорционален его объему, а он быстро уменьшается с уменьшением технологии (т.к. транзисторы становятся не только меньше по площади, но и тоньше). Помимо этого, отмечено аномальное увеличение радиационной стойкости с современными толщинами подзатворных диэлектриков (3нм и менее).

В целом, на современных стойких тех.процессах (65нм и менее) рутинно получаются микросхемы выдерживающие дозу облучения в 1млн рад, что превышает все разумные требования по стойкости. Стойкость к защелкиванию и программным ошибкам — достигается за счет triple-well и специальных архитектурных решений.

Обычная гражданская цифровая микросхема уже после 5000 рад может перестать нормально работать (впрочем, человек может перестать работать уже после 500-1000 рад).