Microxips molt prims per aplicacions extremes de la ciència

A mesura que les naus espacials de la NASA van explorar més profundament l'espai, a l'ordinador de bord, l'electrònica no només havia de ser més petita i més ràpida, sinó també estar preparada per a condicions extremes. Un primer exemple es mostra en les següents imatges: una família de circuits integrats d'aplicació específics, o ASIC, que són microxips dissenyats específicament per mesurar les partícules en l'espai, ja que la pròpia matèria pot crear riscos de radiació en els equips del satèl·lit.

Aquests xips diminuts i resistents a la radiació, juguen un paper crucial dins d'un dels instruments d'electrònica, envoltats de radiació de la nau espacial Juno de la NASA -que va entrar a l'òrbita de Júpiter el passat 4 de juliol de 2016-. Els microxips a bord de Juno són part de l'Energètic Detector Instrument de partícules de Júpiter o JEDI, un instrument d'avantguarda que mesurarà la composició del sistema magnètic que envolta l'immens planeta, anomenat magnetosfera.

Els ASIC mesuren la velocitat, l'energia i la posició de les partícules i fotons a l'espai amb precisió i el temps d'inactivitat, amb una precisió d'una fracció d'una bilionèsima part d'un segon. El xip més gran, només té la mida d'una galeta de soda. Sense aquests xips, l'electrònica del satèl·lit seria molt més pesada i requeriria molt més blindatge i potència el que vol dir, més problemes potencials per als satèl·lits que viatgen per l'espai.

Nikolaos Paschalidis va desenvolupar per primera vegada l'ASIC quan treballava al Laboratori de Física Aplicada de la Universitat Johns Hopkins a Laurel, Maryland. Gran part dels seus primers treballs, es van centrar en la miniaturització dels instruments i sistemes amb tecnologies avançades com l'electrònica espacial en un microxip.

Paschalidis és el cap de tecnologia d'heliofísics a Goddard. L'Heliofísica, és l'estudi del Sol i com aquest afecta a les partícules i l'energia de l'espai. Lluny de ser buit, l'espai que envolta els planetes està ple de partícules que es mouen molt ràpidament i un sistema electromagnètic complex, sovint impulsats pel sol. A prop de Júpiter, aquest sistema inclou una intensa aurora i cinturons de radiació que envolten el gegant gasós. 

Una millor comprensió d'entorn espacial d'un planeta ens ajuda a comprendre com es va formar i com segueix evolucionant. D'altra banda, ens ajuda a aprendre més sobre com preparar la nau espacial per viatjar a través de tals condicions de radiació dures. 

Juno no és la primera nau espacial que porta aquests microxips. Els ASIC s'han incorporat en moltes altres missions de la NASA per estudiar una àmplia gamma d'entorns d'espai d'aprop del sol fins al cor dels cinturons de radiació de la Terra fins a la vora del sistema solar. No obstant això, la missió Juno requereix un avanç significatiu en el rendiment de l'ASIC sobre l'electrònica de vols espacials anteriors: els ASIC de Juno, han estat especialment concebuts per a ser resistents a la radiació, el que els permet suportar les dures condicions, la radiació de la magnetosfera de Júpiter on les partícules d'alta energia bombardegen constantment objectes i dipositen grans dosis de radiació.

Font: NASA