Космос больше не страшен: создана флешка, которой нипочём даже 100 миллионов рентгеновских снимков

Инженеры из США придумали, как хранить данные в условиях, где обычная память умирает за секунды

Космические аппараты уходят всё дальше от Земли. Чем глубже в космос, тем жёстче излучение. Солнечные вспышки, галактические лучи — всё это бьёт по электронике безжалостно. И если процессоры и датчики как-то защищают, то память остаётся слабым звеном. Обычные чипы NAND, которые стоят в наших смартфонах и ноутбуках, в космосе быстро теряют данные. Заряды, хранящие биты, просто выбиваются радиацией, и информация превращается в кашу.

Инженеры из Технологического института Джорджии нашли выход. Они разработали флеш-память на ферроэлектриках. Такая память выдерживает в 30 раз более высокий уровень радиации, чем стандартные решения. Чипы показали устойчивость к дозе в 1 миллион рад. Для сравнения — это как сделать 100 миллионов рентгеновских снимков за раз. Цифра невообразимая, но факт.

«Обычная флеш-память типа NAND сегодня — самое передовое решение для хранения больших объёмов данных в космосе, она даёт ёмкость в терабитном диапазоне. Но космическая радиация может значительно ухудшать её характеристики. Она взаимодействует с захваченными электрическими зарядами, и данные искажаются или разрушаются», — объясняют учёные.

В чём секрет? В ферроэлектричестве. Некоторые материалы умеют сохранять постоянную спонтанную электрическую поляризацию. Эта поляризация хранит данные иначе, чем в обычной флеш-памяти. Разница в принципе записи оказывается решающей, когда вокруг летают высокоэнергетические частицы. Заряд не «сдувается» радиацией, потому что состояние материала не зависит от накопленного заряда, а определяется его кристаллической структурой.

Ключевой материал — оксид гафния. Это кремний-совместимое соединение, в котором ферроэлектричество обнаружили примерно пятнадцать лет назад. До этого считалось, что такие эффекты возможны только в сложных и дорогих материалах. А тут — обычный оксид, который уже используется в микроэлектронике. Инженеры построили на его основе новую архитектуру ячеек памяти.

Результаты тестов превзошли ожидания самой команды. Чипы выдержали дозу до 1 миллиона рад без потери данных. Промышленные образцы обычной памяти при такой нагрузке выходят из строя почти мгновенно. Разработчики говорят, что технология готова к внедрению в космическую технику уже в ближайшие годы. Это значит, что спутники, марсоходы и глубокие зонды смогут брать на борт больше памяти и не бояться, что она сломается от одного хорошего солнечного шторма.

Конечно, до установки в серийные аппараты ещё нужно пройти цикл испытаний и сертификации. Но сам факт — прорыв. Теперь не нужно городить многотонную свинцовую защиту для каждого чипа. Можно использовать лёгкие корпуса и полагаться на стойкость самого материала. Это снижает вес аппаратов, а каждый килограмм, выведенный на орбиту, стоит огромных денег.

В перспективе такие накопители могут пригодиться не только в космосе. На земле есть места с повышенным радиационным фоном: атомные электростанции, медицинские установки, научные реакторы. Везде, где обычная электроника сбоит, новая ферроэлектрическая память сможет работать без проблем. А если технологию удешевят, то, возможно, через несколько лет мы увидим её и в обычных потребительских устройствах — просто так, на всякий случай.

Пока же исследователи из Джорджии продолжают тесты. Они хотят проверить, как память ведёт себя при низких температурах и в вакууме. В космосе условий много, и все их надо пройти. Но первый шаг уже сделан: радиация больше не разрушает данные.