在毅力號(hào)上共使用了63個(gè)ADI元器件，由于工作在太空環(huán)境，這些器件必須能夠承受宇宙射線的輻射，因此器件設(shè)計(jì)都要用到抗輻射技術(shù)。接下來(lái)的內(nèi)容是描述了ADI是如何實(shí)現(xiàn)抗輻射設(shè)計(jì)的。

抗輻射技術(shù)的歷史

“毅力”號(hào)上包含執(zhí)行火星探測(cè)任務(wù)所需的關(guān)鍵的63個(gè)ADI元器件。ADI市場(chǎng)經(jīng)理兼應(yīng)用工程師Kristen Chong表示：“這些部件涉及從RF/μW到運(yùn)算放大器、從電源管理到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等多個(gè)領(lǐng)域。我們將繼續(xù)與NASA/JPL合作，迎接新的太空計(jì)劃挑戰(zhàn)。”

ADI與NASA/JPL的合作可以追溯到20世紀(jì)80年代初，雙方一直致力于推動(dòng)突破技術(shù)極限，開發(fā)關(guān)鍵元器件、自定義程序和抗輻射技術(shù)。無(wú)論其功能是什么，或要執(zhí)行什么任務(wù)，每個(gè)元器件都要面對(duì)最惡劣的環(huán)境條件，包括極端重力、振動(dòng)、溫度波動(dòng)和輻射。

圖片由NASA/JPL提供 -Cal Tech：“朱諾”號(hào)太空探測(cè)器

NASA/JPL的“朱諾”號(hào)太空探測(cè)器于2011年8月5日發(fā)射升空，歷時(shí)近5年，穿越深空中的各種極端環(huán)境，于2016年7月4日抵達(dá)木星周圍的軌道。“朱諾”號(hào)探測(cè)器的任務(wù)是：了解氣體巨行星和其他行星是如何形成的。“在太陽(yáng)系所有的惡劣輻射環(huán)境中，木星可能位居第一”，來(lái)自ADI的Kristen Chong表示。“木星的磁層在其范艾倫輻射帶中捕獲了大量輻射，這個(gè)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于我們行星周圍或太陽(yáng)系內(nèi)的其他行星周圍的輻射帶。”這使得“朱諾”號(hào)成為一項(xiàng)極具風(fēng)險(xiǎn)的任務(wù)，需要大大提高其電子設(shè)備的抗輻射性能。”

ADI的AD590S是一種抗輻射溫度傳感器，被用于執(zhí)行“朱諾”號(hào)任務(wù)。當(dāng)宇宙飛船從它所環(huán)繞的行星的陰影中出來(lái)，然后進(jìn)入到太陽(yáng)的直射光線中，溫度范圍時(shí)刻都在變化。即使被置于陽(yáng)光下，宇宙飛船內(nèi)部面向太陽(yáng)的一面和背向太陽(yáng)的一面之間的溫差也會(huì)很大。這些溫度波動(dòng)會(huì)對(duì)太空探測(cè)器內(nèi)部的集成電路產(chǎn)生顯著但可預(yù)測(cè)的影響。從溫度傳感器獲取的信息可用于調(diào)整和補(bǔ)償宇宙飛船上的溫度變化。

在使用了近20年之后，ADI的ad590仍在繼續(xù)收集溫度數(shù)據(jù)。作為運(yùn)行記錄的佐證，AD590S被NASA/JPL選中，用來(lái)執(zhí)行2020年度“毅力”號(hào)任務(wù)。

輻射造成的有害影響

在地球磁場(chǎng)保護(hù)范圍之外飛行的航天器會(huì)受到太陽(yáng)輻射的有害影響。輻射會(huì)產(chǎn)生隨機(jī)誤差，使處理設(shè)備復(fù)位，甚至損壞元器件。輻射影響包括：

單粒子效應(yīng)：?jiǎn)蝹€(gè)離子或粒子撞擊設(shè)備的特定區(qū)域，導(dǎo)致出現(xiàn)各種奇怪現(xiàn)象和誤差。

總電離輻射劑量(TID)：在部件的整個(gè)使用壽命期間，電離輻射對(duì)部件產(chǎn)生的長(zhǎng)期累積效應(yīng)。TID可能會(huì)導(dǎo)致偏移，例如增加某些元器件的供電電流。

位移損傷(DD)：大粒子（例如中子）可以破壞硅芯片的晶體結(jié)構(gòu)，造成物理?yè)p傷。

輻射測(cè)試

凌力爾特(LTC)以其高性能電源管理系統(tǒng)而聞名，于2017年被ADI收購(gòu)。LTC工程師前往某些工廠，例如德州農(nóng)工大學(xué)的回旋加速器研究所，與NASA/JPL合作確定適合用于太空環(huán)境的部件。他們采用各種各樣的工藝來(lái)減輕或增強(qiáng)輻射耐受性。

“當(dāng)IC無(wú)法正常工作時(shí)，他們會(huì)聯(lián)系我們，提出具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題。我們會(huì)派員工前往德克薩斯大學(xué)城，解決輻射認(rèn)證過(guò)程中的問(wèn)題”，ADI現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師John Guy表示。“有一次，我們最初的元件設(shè)計(jì)師和FAE一起來(lái)檢查輻射測(cè)試過(guò)程中是否出現(xiàn)了任何異常行為。”當(dāng)時(shí)，該設(shè)計(jì)師和FAE與NASA/JPL的工程師一起合作，共同分析問(wèn)題，進(jìn)行測(cè)試，確定它是應(yīng)用層面的問(wèn)題還是核心設(shè)計(jì)問(wèn)題，并開發(fā)出最終的抗輻射產(chǎn)品。

審核編輯 ：李倩