На главную страницу сайта Опыты по химии Химический Юмор. Научный Юмор Опыты по физике    



Форум Химиков - Энтузиастов. Химия и Химики

Эксперименты по Химии - Практическая Химия - Книги по Химии - Физика – Астрономия – Биология – Научный Юмор
Прежде чем отправить свое сообщение - ознакомьтесь с ПРАВИЛАМИ ФОРУМА.
Прежде чем создать новую тему - воспользуйтесь ПОИСКОМ, возможно, аналогичная тема уже есть

All times are UTC [ DST ]




Post new topic Reply to topic  [ 2390 posts ]  Go to page Previous  1 ... 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46 ... 120  Next
Author Message
 Post subject: Re: Астрономия и Космонавтика
PostPosted: 25 Sep 2015 16:38 
Offline
Гуру
Гуру
User avatar

Joined: 09 Sep 2010 19:23
Posts: 6154
О предстоящем лунном затмении:
Attachment:
ak_2015_041.jpg
ak_2015_041.jpg [ 601.49 KiB | Viewed 11645 times ]

_____________________________________________________________
Погода пока радует и не должна измениться.


Top
 Profile  
 
 Post subject: Re: Астрономия и Космонавтика
PostPosted: 26 Sep 2015 22:54 
Offline
Гуру
Гуру
User avatar

Joined: 13 Dec 2011 01:54
Posts: 4657
Location: Киевская обл.
Attachment:

Ну, новостями их можно назвать с большой натяжкой - всё ж таки более года прошло.
Однако в этой подборке (выложенной, насколько я понял, инженером NASA) много всяких разных околокосмических подробностей, которые не найдёшь в "повседневном" Инете. Что уже само по себе интересно. (ссылка внутри имеется)
--------------------------------------------------------------------------


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Астрономия и Космонавтика
PostPosted: 27 Sep 2015 08:01 
Offline
Гуру
Гуру
User avatar

Joined: 11 Apr 2015 22:15
Posts: 1267
Location: Україна
По прогнозу погоды в Киеве небо всю ночь на понедельник будет скрыто облаками. Увы.

_________________
Не плач, не плач, Марусенько,
Не плач, не журися,
Та за свого миленького
Богу помолися!


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Астрономия и Космонавтика
PostPosted: 27 Sep 2015 14:58 
Offline
Модератор
Модератор
User avatar

Joined: 17 Nov 2009 04:45
Posts: 12836
Location: г. Волгоград
Сегодня ночью с 2 до 5?

_________________
Accidit in puncto quod non speratur in anno


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Астрономия и Космонавтика
PostPosted: 27 Sep 2015 16:12 
Offline
Гуру
Гуру
User avatar

Joined: 09 Sep 2010 19:23
Posts: 6154
Upsidesium wrote:
Сегодня ночью с 2 до 5?

Хорошая статья Козловского (автора астрономического календаря)
http://elementy.ru/novosti_nauki/432581 ... e_zatmenie
Attachment:
animation_september_28_2015_lunar_eclipse_appearance[1].gif
animation_september_28_2015_lunar_eclipse_appearance[1].gif [ 4.85 MiB | Viewed 11587 times ]

ВолодимирЗСУ wrote:
По прогнозу погоды в Киеве небо всю ночь на понедельник будет скрыто облаками. Увы.

Может в разрывах облаков удастся? У нас с погодой все отлично.


Top
 Profile  
 
 Post subject: Re: Астрономия и Космонавтика
PostPosted: 27 Sep 2015 16:31 
Offline
Гуру
Гуру
User avatar

Joined: 11 Apr 2015 22:15
Posts: 1267
Location: Україна
Будем надеяться. Утром были облака и дождь, днем прояснилось, сейчас опять облака.

Посмотрел погоду в Артемовске (под которым недавно служил) - как на зло, там ясное небо и сегодня, и еще несколько дней.
_______________

M31, M33 и Млечный путь
Quote:
Спиральные галактики M31 (слева) и M33 на небе планеты Земля разделяют около 14 градусов (28 дисков полной Луны). Обе галактики вместе с нашим Млечным Путем входят в Местную группу галактик. Это изображение смонтировано из снимков с разными полями зрения, оно демонстрирует детали спиральной структуры этих галактик, которые как бы находятся в равновесии относительно яркой звезды Мирак – β Андромеды. Однако на самом деле M31, или галактика Андромеды, удалена от нас на 2.5 миллионов световых лет, а M33, галактика Треугольника – на 3 миллиона. Мирак находится на расстоянии всего в 200 световых лет от Солнца, внутри Млечного Пути. Хотя они выглядят очень далекими друг от друга, между M31 и M33 существует гравитационное взаимодействие. Радиоастрономы обнаружили наличие моста из нейтрального водорода, соединяющего две галактики, что может свидетельствовать о происходивших в прошлом сближениях. Моделирование гравитационного взаимодействия, основанное на данных наблюдений, позволяет предположить, что в будущем, в течение миллиардов лет, Млечный Путь, M31 и M33 будут неоднократно сближаться друг с другом и, возможно, в результате сольются в одну галактику.
Attachment:
M31M33MirachMalcolm1024[1].jpg
M31M33MirachMalcolm1024[1].jpg [ 95.24 KiB | Viewed 11586 times ]


_________________
Не плач, не плач, Марусенько,
Не плач, не журися,
Та за свого миленького
Богу помолися!


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Астрономия и Космонавтика
PostPosted: 28 Sep 2015 10:46 
Offline
Гуру
Гуру
User avatar

Joined: 09 Sep 2010 19:23
Posts: 6154
Погода не подвела, затмение удалось посмотреть в хороших условиях. Жаль, что не ночью :) , было бы совсем эффектно и Луна была бы повыше.
Попутно обратил внимание на сияющую Венеру и более скромный Юпитер.


Top
 Profile  
 
 Post subject: Re: Астрономия и Космонавтика
PostPosted: 28 Sep 2015 12:32 
Offline
Гуру
Гуру
User avatar

Joined: 11 Apr 2015 22:15
Posts: 1267
Location: Україна
У нас, к сожалению, были плотные облака. Просветы появились только днем.

_________________
Не плач, не плач, Марусенько,
Не плач, не журися,
Та за свого миленького
Богу помолися!


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Астрономия и Космонавтика
PostPosted: 28 Sep 2015 14:54 
Offline
Модератор
Модератор
User avatar

Joined: 17 Nov 2009 04:45
Posts: 12836
Location: г. Волгоград
У нас в этот момент рассвело, а Луна почти скрылась за горизонтом. Погода отличная, но на этот раз слегка не повезло с географическим положением.

_________________
Accidit in puncto quod non speratur in anno


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Астрономия и Космонавтика
PostPosted: 28 Sep 2015 15:28 
Offline
Гуру
Гуру
User avatar

Joined: 09 Sep 2010 19:23
Posts: 6154
На моей памяти, это третье лунное затмение, которое я наблюдал. Почему то лунных меньше пришлось наблюдать, чем солнечных. :) Раньше еще с источниками информации было плохо.

У нас, когда наступила полная фаза, начинало рассветать, но яркие звезды были видны.

Следующее полное лунное можно будет увидеть только в 2018 году, зато два за год. :)
Attachment:
astro_2050_052.jpg
astro_2050_052.jpg [ 1 MiB | Viewed 11540 times ]

Attachment:
astro_2050_053.jpg
astro_2050_053.jpg [ 988.47 KiB | Viewed 11540 times ]


Top
 Profile  
 
 Post subject: Re: Астрономия и Космонавтика
PostPosted: 28 Sep 2015 17:39 
Offline
Гуру
Гуру
User avatar

Joined: 07 Nov 2014 13:50
Posts: 3099
Location: Киев
Интересный факт: силовую проводку на МКС, которая проведена снаружи, подогревают для предотвращения перехода её в сверхпроводящее состояние.
На фото пример такой проводки с силовыми элементами из высокопрочного волокна и броней из стали.
Attachment:
E-SIwlXVXJM.jpg
E-SIwlXVXJM.jpg [ 74.47 KiB | Viewed 11529 times ]


Top
 Profile  
 
 Post subject: Re: Астрономия и Космонавтика
PostPosted: 29 Sep 2015 20:10 
Offline
Гуру
Гуру
User avatar

Joined: 15 Oct 2011 22:39
Posts: 6852
Ну что, нашли воду на Марсе вроде.


Attachments:
mars.png
mars.png [ 70.61 KiB | Viewed 11506 times ]
Top
 Profile  
 
 Post subject: Re: Астрономия и Космонавтика
PostPosted: 29 Sep 2015 23:00 
Offline
Модератор
Модератор
User avatar

Joined: 17 Nov 2009 04:45
Posts: 12836
Location: г. Волгоград
Нашли. Причем жидкую.
А значит вопрос: Есть ли жизнь на Марсе? Снова становится актуальным.

_________________
Accidit in puncto quod non speratur in anno


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Астрономия и Космонавтика
PostPosted: 30 Sep 2015 16:46 
Offline
.
User avatar

Joined: 04 Nov 2009 22:05
Posts: 65660
Location: Моя Батьківщина там, де моя лабораторія
Фотографии прошлого лунного затмения, наложенные на один кадр
Attachment:
CQJgEP5WcAAtGkZ[1].jpg
CQJgEP5WcAAtGkZ[1].jpg [ 23.85 KiB | Viewed 11476 times ]

_________________
Думайте!


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Астрономия и Космонавтика
PostPosted: 03 Oct 2015 19:29 
Offline
.
User avatar

Joined: 04 Nov 2009 22:05
Posts: 65660
Location: Моя Батьківщина там, де моя лабораторія
Quote:
Харон
Тёмное загадочное пятно в северной приполярной области, уже получившее неофициальное название Пятно Мордор, увенчивает это впервые полученное с высоким разрешением изображение самого большого спутника Плутона Харона. Фотография, сделанная аппаратом Новые Горизонты во время близкого пролёта мимо системы 14 июля, была получена на Земле лишь 21 сентября. Здесь скомбинированы данные из синего, красного и инфракрасного фильтров, а получившиеся цвета усилены, чтобы можно было лучше разглядеть изменения в структуре поверхности спутника с разрешением около 2.9 километра (1.8 мили). Харон насчитывает в поперечнике 1 214 километров (754 мили), что составляет примерно 1/10 часть размера Земли, но по сравнению с Плутоном это 1/2 размера планеты. В результате Харон является самым большим спутником по отношению к размеру своей планеты в нашей Солнечной системе. На этой замечательной фотографии того полушария Харона, которое всегда обращено к Плутону, очень хорошо видна опоясывающая спутник гряда разломов и каньонов, которая будто разделяет южные равнины и холмистый ландшафт северного полушария.
Attachment:
Charon-Neutral-Bright-Release1024c[1].jpg
Charon-Neutral-Bright-Release1024c[1].jpg [ 59.18 KiB | Viewed 11450 times ]


_________________
Думайте!


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Астрономия и Космонавтика
PostPosted: 06 Oct 2015 01:07 
Offline
Гуру
Гуру
User avatar

Joined: 13 Dec 2011 01:54
Posts: 4657
Location: Киевская обл.
МАРСИАНСКИЕ ХРОНИКИ
12-08-2012 № 659, 12 августа 2012 г.
Юрий Кирпичев

Итак, то, чего так долго ждали любители космонавтики и поклонники иных миров, свершилось! Curiosity блистательно совершил посадку в кратере Гейла. Увы, великий Рей Брэдбери, автор знаменитых «Марсианских хроник», проживший вообще-то достаточно долгую жизнь, все же немного не дотянул до этого волнующего момента. Получены первые снимки. Скоро начнется долгая дорога в марсианских дюнах. И пока ровер осматривается, поговорим о полете и о сопутствующих обстоятельствах. (справа — момент спуска ровера на парашюте, съемка с американского спутника Марса MRO).

Полагаю, Брэдбери оценил бы свершение. Кому как не ему, пионеру большой фантастики, судить. И все же первое, о чем бы он мог подумать, отдав дань полету, так это о том, как робко и медленно выбираемся мы за пределы Земли! В фантастической литературе все происходило если не оптимистичнее, то динамичнее. Вспомните огромные ракеты и то, что хроники самого мэтра «начались» в январе 1999-го («Ракетное лето») и закончились «Каникулами на Марсе» в октябре 2026-го.

Реальность скромнее. Старт Curiosity состоялся 26 ноября 2011 года. Масса миссии в целом на старте составила 3893 кг, в том числе масса ровера 899 кг. Это солидная машина, можете на прилагаемом снимке сопоставить ее с предшественниками и оценить масштабы достижений. Но как раз в силу своей массивности она не могла примарсианиться в коконе из эластичных пузырей, как «Спирит» и «Оппортьюнити», ей понадобился реактивный «небесный кран». На работу двигателей которого ушло 390 кг топлива. Но большая часть массы спускаемого аппарата — посадка это самое важное и трудное не только в авиации! — пришлась на сам кран, на тепловой щит и парашюты.

Вообще, мягкий спуск тяжелого корабля на поверхность Марса, хотя он и небольшая планета, массой менее 11% массы Земли, весьма труден. С одной стороны, атмосфера слишком плотная, чтобы тормозить двигателями (реактивная тяга на сверхзвуковых скоростях приводит к неустойчивости спускаемого аппарата). А с другой стороны она слишком разрежена, в сто раз менее плотна, чем земная, чтобы аэродинамическое торможение и парашюты могли снизить скорость до безопасных величин. Поэтому применен изящный комбинированный способ, но для еще более тяжелых спускаемых аппаратов возможностей существующих парашютов будет уже недостаточно…
Attachment:
Сравнительные_размеры-марсианских_роверов_(средний_и_большой_нынче_работают).jpg
Сравнительные_размеры-марсианских_роверов_(средний_и_большой_нынче_работают).jpg [ 99.67 KiB | Viewed 11430 times ]


И — увы, очень уж прожорливы реактивные двигатели! — еще более полутонны горючего ушли на управление полетом. Не так уж легко попасть в Марс! 11 января 2012 года была проведена первая и самая важная коррекция курса MSL, так еще называют миссию. Вообще-то, она планировалась в начале декабря, но тогда в ней не оказалось необходимости из-за блестящего по точности запуска. А всего предполагалось провести пять коррекций. Они нужны. Например, отстыкованный разгонный блок «Центавр», который и вывел зонд на путь к Марсу, пройдет мимо планеты на расстоянии более 60 тысяч километров.

Вы спросите, почему миссия стартовала именно в конце ноября, чтобы начать работу на Марсе в начале августа? Что обусловило эти даты? Почему так много (или мало) топлива нужно для дальнего, почти в шестьсот миллионов километров полета?
(А не ошибся ли автор? Может, всё-таки "шестьдесят"? Выделено мной - Стас.)

Причиной тому, во-первых, законы небесной механики, как изящно поименовал маркиз де ла Плас (так пишется имя автора, которого мы больше знаем как Лаплас, на обложке его знаменитой книги «Mecanique celeste») раздел астрономии, применяющий законы механики для изучения движения небесных тел. Согласно им все в космосе движется по кругу, эллипсу, параболе и гиперболе. Прямых путей нет, это самый неэкономичный и невозможный вид движения.

Вторая причина долгих полетов это слабость наших ракет. Да, да, как бы ни потрясали нас старты могучих, тысячетонных гигантов с мыса Канаверал, когда в клубах дыма, извергая водопады огня и грохота, они возносятся ввысь, по сути, межпланетные зонды, выводимые этими гигантами в космос, представляют собой крохотные тихоходные баржи, подавляющую часть маршрута летящие пассивно, с выключенными двигателями, по инерции. Конечно, технически Curiosity на порядок сложнее автомобиля, но фактически американцы затратили 2,5 миллиарда долларов на доставку на Марс машины весом с самую небольшую легковушку…

Так что считать себя высокоразвитой технологической цивилизацией было бы слишком самонадеянно и преждевременно. Даже несмотря на установку на ровере двух довольно приличных компьютеров Rover Compute Element (RCE), основного и резервного. Они содержат небольшую по нынешним меркам, но стойкую к радиации память: 256 КБ EEPROM, 256 Мб DRAM, и 2 Гб флэш-памяти. Это заметно больше 3 МБ EEPROM, 128 Мб DRAM, и 256 Мб флэш-памяти, что имелось на марсоходах «Оппортьюнити» и «Спирит».

Компьютер постоянно следит за ровером, например, сам может повысить или понизить температуру в тех участках, где это необходимо, или обрабатывать данные экспериментов. Но главное он уже сделал: осуществил торможение, снижение и посадку! На расстояниях, когда сигнал от Земли до Марса идет более 13 минут, возможно лишь автономное управление процессом. Теперь же он будет выдавать команды на фотографирование, движение, отправку отчёта о техническом состоянии инструментов и так далее. Стоит на нем процессор RAD750, способный выполнять до 400 млн. операций в секунду по сравнению с 35 млн. операций у предшественника, процессора RAD6000, стоявшего на Mars Exploration Rover.

Впрочем, о технических деталях (а на ровере стоит и канадское, и российское оборудование) мы поговорим позже, если представится случай, пока же вернемся к нашим энергетическим возможностям. Те массы, которые даже самые мощные ракеты способны вывести в космос, недостаточны для активных полетов (исключая редкие пока полеты с двигателями малой тяги, работающими постоянно). Поэтому приходится использовать экономичные траектории. В 1925 году немецкий инженер Вальтер Гоман показал, что затраты энергии на перелет между двумя круговыми орбитами минимальны, когда траектория представляет собой «половинку» эллипса, касающегося исходной и конечной орбит. При этом двигатель космического аппарата должен выдать всего два импульса: в перигее и апогее переходного эллипса.
В случае межпланетных полетов задача усложняется. Надо учитывать притяжение Земли и Марса на начальном и конечном участках траектории соответственно, большой эксцентриситет (эллиптичность) марсианской орбиты, а также то, что ее плоскость несколько не совпадает с плоскостью эклиптики, то бишь земной орбиты. Изменение плоскости орбиты — это одна из самых «дорогих» в энергетическом плане операций в космонавтике и, например, для поворота «по вертикали», так сказать, на 60 градусов аппарату надо добавить такую же скорость, с какой он уже движется по орбите! Поэтому о полетах оверсан, через Солнце, взмывая над плоскостью эклиптики, как у Стругацких, еще не скоро придется мечтать.

Итак, полеты к Марсу выполняются по орбитам, близким к гомановским, хотя коррекций требуется больше и в итоге топливо для них, для этих самых экономичных, в основном инерциальных траекторий составило седьмую часть взлетной массы MSL…
На полет при этом уходит 8-9 месяцев (Curiosity летел 255 суток), причем окно старта длится всего 20 дней. Учитывая же энергетические соображения, оно оказывается еще уже. Открывается окно за 96 суток до противостояния, когда расстояние между планетами минимально, а те повторяются приблизительно каждые два года (через 780 дней). На рисунке-диаграмме показана схема дат противостояний на ближайшее время. В этом году оно пришлось на 5 марта — вспомните, как угрожающе сиял кровавый Марс на восточном горизонте ранней весной!

Существуют и более быстрые траектории, они соответствуют более высоким начальным скоростям схода с околоземной орбиты и представляют собой не половину, а более короткие отрезки эллипса. При этом улучшаются и условия радиосвязи. Так летел в 2001 году американский орбитальный зонд Mars Odyssey, затратив на дорогу 195 дней. Но как на грех, за несколько дней до прибытия Curiosity он забарахлил и не захотел перейти на орбиту, с которой сможет транслировать сигнал последнего на Землю. Из-за этого посадка могла пойти «вслепую».

Разумеется, земные радиотелескопы отслеживали посадку, но на заключительном этапе крутые склоны глубокого кратера Гейла препятствуют приему сигналов с борта Curiosity и поэтому их должен ретранслировать Mars Odyssey. Ранее он уже занимался передачей данных с нескольких марсианских посадочных аппаратов. К счастью, инженерам НАСА удалось включить резервные гироскопы ветерана, вот уже более десяти лет кружащего над Марсом.
Перед тем как перейти к следующей части наших хроник, заметим, что есть некая причинно-следственная творческая связь. Идея создания цикла, вдохновившего многих поклонников фантастики и космонавтики, замысел «Марсианских хроник» относится еще к детству Рея Брэдбери. Как вспоминает сам он: «В двенадцать лет я не мог позволить себе купить продолжение „Марсианского воина» Эдгара Берроуза, ведь мы были бедной семьей… и тогда написал свою собственную версию». Ну а Берроуза на творчество вдохновила знаменитая чикагская Колумбова выставка 1893 года. А о ней я писал недавно для Киева и Монреаля. Так и куется цепь времен!
=======================================================
(Не все фотографии были скопированы. Взято здесь: _ttp://lebed.com/2012/art6044.htm)


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Астрономия и Космонавтика
PostPosted: 06 Oct 2015 10:37 
Offline
Гуру
Гуру
User avatar

Joined: 09 Sep 2010 19:23
Posts: 6154
Quote:
(А не ошибся ли автор? Может, всё-таки "шестьдесят"? Выделено мной - Стас.)

Наверное, с учетом гравитационных маневров, экономящих топливо, и получается огромный "крюк".


Top
 Profile  
 
 Post subject: Re: Астрономия и Космонавтика
PostPosted: 06 Oct 2015 11:51 
Offline
.
User avatar

Joined: 04 Nov 2009 22:05
Posts: 65660
Location: Моя Батьківщина там, де моя лабораторія
Все не могу привыкнуть к ночному небу Киева - просто не хочется смотреть вверх. Небо здесь не черное (как в сельской местности), а темно-синее. Видны только самые яркие звезды (вроде звезд ковша Большой Медведицы) - и даже они выглядят очень тускло.

_________________
Думайте!


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Астрономия и Космонавтика
PostPosted: 06 Oct 2015 12:45 
Offline
Гуру
Гуру
User avatar

Joined: 13 Dec 2011 01:54
Posts: 4657
Location: Киевская обл.
29 октября 2012 в 04:17
Микроэлектроника для космоса и военных
(BarsMonster,_ttp://habrahabr.ru/post/156049/)

Возможно, многие из вас думали после ситуации с Фобос-Грунтом — что такого особенного в микросхемах для космоса и почему они столько стоят? Почему нельзя поставить защиту от космического излучения? Что там за история с арестом людей, которые микросхемы экспортировали из США в Россию? Где все полимеры?
На эти вопросы я и попробую ответить в этой статье.
Disclaimer: Сведения получены из открытых источников и могут быть не вполне точными. Я лично с военной электроникой не работаю, а кто работает — те статьи писать не могут. Буду рад дополнить и исправить статью.

Дополнительные требования к космическим и военными микросхемам
В первую очередь — повышенные требования к надежности (как самого кристалла, так и корпуса), устойчивости к вибрации и перегрузкам, влажности, температурный диапазон — существенно шире, т.к. военная техника и в -40С должна работать, и при нагреве до 100С.
Затем — стойкость к поражающим факторам ядерного взрыва — ЭМИ, большой мгновенной дозе гамма/нейтронного излучения. Нормальная работа в момент взрыва может быть невозможна, но по крайней мере прибор не должен необратимо выйти из строя.
И наконец — если микросхема для космоса — стабильность параметров по мере медленного набора суммарной дозы облучения и выживание после встречи с тяжелым заряженным частицами космической радиации (об этом подробнее ниже).

Почему военные любят металлокерамические корпуса?
Долго выясняли, похоже раньше (в советские времена) пластик не выдерживал испытания по термоциклированию, был пористый (т.е. набирал влагу), и плохо переносил отрицательные температуры.
Ну и наконец — это простой способ снизить процент подделок, т.к. на рынке микросхемы в металлокерамическом корпусе не купить.
Но и у керамики есть минусы — она дороже, меньше вибростойкость и в целом от больших ускорений проволока, которой контактные площадки на кристалле соединены с выводами микросхемы, может отвалится (в пластиковом корпусе проволока «поддерживается» по всей длине пластиком).

О категориях микросхем
На западе микросхемы делятся на категории commercial, industrial, military и space.
Commercial — обычные, самые массовые микросхемы для домашних и офисных продуктов, обычно рассчитанные на диапазон температур 0..75C.
Industrial/Military — те же обычные микросхемы, но с дополнительным тестированием, рассчитанные на чуть более широкий температурный диапазон(-40..125С например) и опционально — в металлокерамическом корпусе (микросхемы, не прошедшие дополнительные тесты — могут быть проданы как Commercial).
Space — радиационно-стойкие микросхемы для космического применения, тут уже металлокерамический корпус скорее правило. На микросхемы Military и особенно Space существуют существенные ограничения на продажу заклятым друзьям — нужно получать специальные разрешения, и нам их если и продают — то только для гражданской техники (например условно гражданский ГЛОНАСС).

В России — все разделено несколько по другому: микросхемы продаются с приемкой 1 (т.н. приемка ОТК — отдела технического контроля, когда сам завод тестирует микросхемы), приемкой 5 (приемка заказчика, в случае военных — военный представитель контролирует тесты) и приемка 9 (когда к работам привлекается только наиболее квалифицированный персонал — для космоса и ядерных электростанций). Сама по себе приемка 5/9 не означает, что микросхема радиационно-стойкая — стойкость к спец.факторам указывается в (не публичной) документации на микросхему.
Вот эти дополнительные тесты, керамический корпус и мелкосерийное производство (когда стоимость разработки делится не на 1млн микросхем, а на 100) и приводят к тому, что военная/космическая микросхема стоит минимум в 10 раз дороже гражданской, а максимум — может и по 100'000$ за штуку стоить.
Однако не любую микросхему можно поставить в Российскую военную технику — существует список отечественных (в «отечественные» входят и Белорусские микросхемы из Интеграла) электронных компонент, которые можно использовать при создании техники, где все перечислено поименно. Если какой-то завод создает новую микросхему — то до попадания в этот список её нельзя будет использовать. Для общего развития и оценки, сколько всего производит отечественная промышленность, можно глянуть на список 2010-го года тут, и 2011.
Использование импортных микросхем требует индивидуального разрешения (с соответствующей формальной бюрократией о том, что отечественных аналогов нет, но как появятся — обязательно будем их использовать).

Как же влияет радиация на микросхемы
В «штуках частиц» космическое излучение состоит на 90% из протонов (т.е. ионов Водорода), на 7% из ядер гелия (альфа-частиц), ~1% более тяжелые атомы и ~1% электроны. Ну и звезды (включая солнце), ядра галактик, млечный путь — обильно освещают все не только видимым светом, но и рентгеновским и гамма излучением. Во время вспышек на солнце — радиация от солнца увеличивается в 1000-1'000'000 раз, что может быть серьёзной проблемой (как для людей будущего, так и нынешних космических аппаратов за пределами магнитосферы земли).
Нейтронов в космическом излучении нет по очевидной причине — свободные нейтроны имеют период полураспада 611 секунд, и превращаются в протоны. Даже от солнца нейтрону не долететь, разве что с совсем уж релятивистской скоростью. Небольшое количество нейтронов прилетает с земли, но это мелочи.
Вокруг земли есть 2 пояса заряженных частиц — так называемые радиационные пояса Ван Аллена: на высоте ~4000 км из протонов, и на высоте ~17 000 км из электронов. Частицы там движутся по замкнутым орбитам, захваченные магнитным полем земли. Также есть бразильская магнитная аномалия — где внутренний радиационный пояс ближе подходит к земле, до высоты 200км.

Электроны, гамма и рентгеновское излучение
Когда гамма и рентгеновское излучение (в том числе вторичное, полученное из-за столкновения электронов с корпусом аппарата) проходит через микросхему — в подзатворном диэлектрике транзисторов начинает постепенно накапливаться заряд, и соответственно начинают медленно изменятся параметры транзисторов — пороговое напряжение транзисторов и ток утечки. Обычная гражданская цифровая микросхема уже после 5000 рад может перестать нормально работать (впрочем, человек может перестать работать уже после 500-1000 рад).
Помимо этого, гамма и рентгеновское излучение заставляет все pn переходы внутри микросхемы работать как маленькие «солнечные батареи» — и если в космосе обычно радиация недостаточна, чтобы это сильно повлияло на работу микросхемы, во время ядерного взрыва потока гамма и рентгеновского излучения уже может быть достаточно, чтобы нарушить работу микросхемы за счет фотоэффекта.
Затем — флеш/EEPROM память. Кто-то может еще помнить старые микросхемы памяти с ультрафиолетовым стиранием:
Чтобы снизить стоимость, выпускалась и версия без кварцевого окна, считавшаяся однократно-программируемой. Но народные умельцы все равно умудрялись её стирать — рентгеновским излучением. Точно такой же эффект есть и в космосе — радиация мееедленно стирает данные в eeprom/flash памяти, поэтому все активно исследуют FRAM/MRAM память для космических применений (у нас этим занимается Интеграл и Ангстрем). Не стирается от радиации также память на пережигаемых и закорачиваемых перемычках — fuse и antifuse, с этим разбирается Микрон. На западе впрочем летают и на дешевой около-гражданской eeprom, и проблем в целом не имеют.
На низкой орбите 300-500км (там где и люди летают) годовая доза может быть 100 рад и менее, соответственно даже за 10 лет набранная доза будет переносима гражданскими микросхемами. А вот на высоких орбитах >1000km годовая доза может быть 10'000-20'000 рад, и обычные микросхемы наберут смертельную дозу за считанные месяцы.
Тяжелые заряженные частицы (ТЗЧ) — протоны, альфа-частицы и ионы больших энергий
Это самая большая проблема космической электроники — ТЗЧ имеют такую высокую энергию, что «пробивают» микросхему насквозь (вместе с корпусом спутника), и оставляют за собой «шлейф» заряда. В лучшем случае это может привести к программной ошибке (0 стать 1 или наоборот — single-event upset, SEU), в худшем — привести к тиристорному защелкиванию (single-event latchup, SEL). У защелкнутого чипа питание закорачивается с землей, ток может идти очень большой, и привести к сгоранию микросхемы. Если питание успеть отключить и подключить до сгорания — то все будет работать как обычно.
Возможно именно это было с Фобос-Грунтом — по официальной версии не-радиационно-стойкие импортные микросхемы памяти дали сбой уже на втором витке, а это возможно только из-за ТЗЧ (по суммарной набранной дозе излучения на низкой орбите гражданский чип мог бы еще долго работать)
Именно защелкивание ограничивает использование обычных наземных микросхем в космосе со всякими программными хитростями для увеличения надежности.

Бороться с защелкиванием можно несколькими способами:
1) Следить за потребляемым током, и быстро передергивать питание
2) Использовать микросхемы на сапфировой подложке (Silicon-on-sapphire, SOS, в более общем виде Silicon-on-insulator, SOI) — это исключает формирование биполярных паразитных транзисторов и соответственно защелкивание. Программные ошибки тем не менее все равно могут быть. Пластины кремний-на-сапфире стоят дорого, обрабатывать их сложно, и они имеют ограниченное применение в гражданском секторе — соответственно производство получается дорогим.
3) Использовать так называемый triple-well процесс — он также очень сильно снижает возможность защелкивания микросхемы за счет дополнительной изоляции транзисторов pn-переходом, но не требует каких-то особенных пластин или оборудования и соответственно само производство намного дешевле кремния на сапфире.
Исторически, в СССР и России больше работали с кремнием на сапфире, а на западе — стараются как можно больше использовать обычный кремний с triple-well (чтобы совмещать с коммерческими продуктами и снижать стоимость), но и SOS/SOI тоже делают по необходимости.

Нейтроны + 10B
Бор используется для легирования кремния и в виде боросиликатного стекла для изоляции слоев металла. Проблема в том, что природный бор на 20% состоит из Бора-10, который очень хорошо реагирует с нейтронами с выделением альфа-частицы прямо в сердце микросхемы. Это приводило к ошибкам работы микросхем, особенно памяти.
Нейтроны получаются как вторичная радиация, или прилетают от земли, как мы помним в космической радиации их нет.

10B + n → [11B] → α + 7Li + 2.31 MeV.

Эта одна из проблем которую удалось решить — используя для производства микросхем только изотоп 11B. Теперь нейтроны практически беспрепятственно проходят через микросхему, не вызывая ошибок. Это свойство бора кстати используется для экстренной остановки атомных реакторов — в него заливают борную кислоту, обогащенную изотопом 10B — альфа частицы там не проблема.

Перейдем теперь к паре интересных мифов:
А давайте спутник в радиационную защиту завернем, и гражданские микросхемы поставим
Природа с усмешкой смотрит на игрушечные ускорители элементарных частиц зверолюдей — на большом адронном коллайдере ими были (вернее будут) достигнуты жалкие энергии в 7 TeV для протонов, и 574 TeV для ионов свинца. А с галактическими космическими лучами к нам иногда прилетают частицы с энергией 3*1020 eV, т.е. 300000000 TeV. Откуда берутся такие частицы еще вопрос, т.к. это выше теоретического предела энергии космических частиц Грайзена — Зацепина — Кузьмина. В человеко-понятных единицах, это около 50Дж, т.е. в одной элементарной частице энергия как у пули мелкокалиберного спортивного пистолета.
Когда такая частица сталкивается например с атомом свинца радиационной защиты — она просто разрывает его в клочья. Осколки также будут иметь гигантскую энергию, и также будут разрывать в клочья все на своём пути. В конечном итоге — чем толще защита из тяжелых элементов — тем больше осколков и вторичной радиации мы получим. Свинцом можно сильно ослабить только относительно мягкую радиацию земных ядерных реакторов.
Аналогичным эффектом обладает и гамма-излучение высоких энергий — оно также способно разрывать тяжелые атомы в клочья за счет фотоядерной реакции.

И наконец, давайте взглянем на конструкцию рентгеновской трубки:
Электроны от катода летят в сторону анода из тяжелого металла, и при столкновении с ним — генерируется рентгеновское излучение за счет тормозного излучения. Когда электрон космического излучения прилетит к нашему кораблю — то наша радиационная защита и превратится в такую-вот естественную рентгеновскую трубку, рядом с нашими нежными микросхемами.
Из-за всех этих проблем радиационную защиту из тяжелых элементов, как на земле — в космосе не используют. Используют защиту большей частью состоящую из алюминия, водорода (из различных полиэтиленов и проч), т.к. его разбить можно только на субатомные частицы — а это намного сложнее, и такая защита генерирует меньше вторичной радиации.
Но в любом случае, от ТЗЧ защиты нет, более того — чем больше защиты — тем больше вторичной радиации от высокоэнергетических частиц, оптимальная толщина получается порядка 2-3мм Алюминия. Самое сложное что есть — это комбинация защиты из водорода, и чуть более тяжелых элементов (т.н. Graded-Z) — но это не сильно лучше чисто «водородной» защиты. В целом, космическую радиацию можно ослабить примерно в 10 раз, и на этом все.
Еще 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.

О soft-ошибках (single-event upset)
Т.е. когда из-за ТЗЧ у нас произошло искажение содержимого памяти или логика сработала неправильно.
Бороться с этим остается только архитектурными способами — мажоритарной логикой (когда мы соединяем по 3 копии каждого нужного нам блока на некотором расстоянии друг от друга — тогда 2 правильных ответа «пересилят» один неправильный, использованием более стойких к ошибкам ячеек памяти (из 10 транзисторов, вместо обычных 6), использованием кодов коррекции ошибок в памяти, кеше и регистрах, и многим другим.
Но полностью от ошибок избавиться невозможно — нам ведь может повезти и ТЗЧ (вернее целый веер вторичных частиц) пройдет точно вдоль чипа, и чуть ли не 5% чипа могут сработать с ошибкой… Тут и нужна высоконадежная система из нескольких независимых компьютеров, и правильное их программирование.

Как разрабатывают космические и военные микросхемы
Из предыдущей статьи мы уже знаем, что микросхемы не растут на деревьях, разрабатывать их долго и дорого. Это в полной мере относится и к военным и космическим микросхемам. Ситуация тут однако усугубляется мелкосерийностью — и по своей инициативе что-либо разрабатывать заводу становится крайне сложно: потратить условно 1млн$ на разработку, а покупателям нужно всего 10 микросхем. За сколько их нужно продавать? 100'000$? 200'000$?
Поэтому государство финансирует ОКР на разработку нужных промышленности микросхем, и этих ОКР тьма тьмущая. Для примера можно глянуть на список ОКР одного Интеграла (там кстати и мелкие FPGA уже есть). Именно так появился и отечественный ARM — Миландр выполняя ОКР купил лицензию на Cortex-M3, cделал микроконтроллер для военных и произвел в нужном количестве, а затем — выпустил его и в гражданском варианте (и пластиковом корпусе), по конкурентоспособной цене.
Конечно, не все можно разработать с разумными затратами. Одно из больных мест — большие FPGA. Сама микросхема FPGA — не сложная в разработке, но вот софт для синтеза может быть очень сложным. В таких случаях может быть выгодным приобретение импортных микросхем в виде пластин с большим запасом, их тестирование и корпусировка. Вероятно так и появились отечественные FPGA 5576ХС4Т и 5576ХС3Т — которые программно совместимы с Altera но имеют отличающуюся распиновку.
В общем, сейчас российская электронная промышленность может разработать и произвести любую военную и космическую микроэлектронику (особенно после приобретения нового оборудования Микроном в 2007 и 2011 годах), но для этого кто-то должен эту разработку заказать и профинансировать с учетом срока разработки и изготовления в несколько лет. Или напрямую, или через государственную ОКР. Так что если вы слышите в интервью какого-нибудь руководителя слова «Вот, плохая отсталая отечественная промышленность не делает нам нужные микросхемы» это нужно понимать как «Мне лень профинансировать или выбить финансирование на создание всех нужных микросхем».
Но конечно много техники, сделанной 5-15 лет назад построены на импортных ключевых компонентах — это результат наших потерянных 90-х, когда в микроэлектронике все было совсем печально (впрочем, как и везде в то время). Вынужденное использование импортных компонент в 90-е и начале 2000-х — это конечно плохо и опасно, но выбор стоял простой- или делаем на импорте, или не делаем вообще. Последние годы за исправление ситуации с отечественной военной электроникой похоже взялись как следует, и находить оправдания для использования импортных компонент будет все сложнее.
И нужно помнить, что война — выигрывается в первую очередь на экономическом фронте. Кто эффективнее тратит ресурсы — тот и побеждает. Потому сложно упрекать оборонку в том, что мы не разрабатываем «для себя» абсолютно все, что разрабатывает весь западный мир вместе взятый — везде нужны компромиссы.
Аналогичные проблемы с военной электроникой есть и на западе — там тоже военные микросхемы стоят дорого из-за мелкосерийности (например RAD750 — 200 тыс $), и не от хорошей жизни был недавний скандал о массовых поставках поддельных микросхем для военной техники.

О «закладках»
Очень часто приходится слышать о «закладках» — магической кнопке, которой можно выключить импортные микросхемы. Конечно, все не так просто — от внешних радиосигналов электронка все равно защищена, и сигнал еще нужно умудриться подать.
Но вот что возможно — это снизить надежность поставляемых нам микросхем. Как известно, надежность — уже лет 10 как является результатом компромисса со скоростью и тепловыделением. И пути повышения и снижения надежности очень хорошо изучены: достаточно например не добавлять 1% меди в алюминиевые соединения, или отжигать микросхему не в дейтерии, а в водороде — и срок службы сократиться в 10 раз. Обнаружит ли это тестирование — еще вопрос.
Кроме того, использование импортных компонент в ключевых системах — это зависимость, которая может дорого стоить (и уже обходится дорого, т.к. покупать такие компоненты приходится с запасом). Ну и покупая микросхемы за рубежом — мы помогаем иностранным предприятиям решить их проблемы с мелкосерийностью
Некоторая опасность есть и в изготовлении микросхем на отечественных заводах, в случае если маски изготовляются за рубежом — мало того, что их теоретически можно скопировать и изучить, маски можно и модифицировать — компании вроде Chipworks вполне способны на это (например можно снизить надежность, нарушив работу мажоритарной логики или повредив работу структур коррекции ошибок). Обнаружить такие модификации будет очень сложно — не уверен, что готовые маски досконально сверяют с их электронным оригиналом.
Что за история с арестом людей, продававших микросхемы из США в Россию?
Сам по себе экспорт из США даже микросхем класса Military/Space не является проблемой — это может делаться вполне легально при прохождении соответствующей бюрократии. Проблемой является предоставление подложных документов о конечном использовании, чтобы избежать лишних сложностей по получению необходимых разрешений.
Список микросхем (стр 20, вероятно, неполный, как минимум пара пунктов в начале списка отсутствуют) вызвал у всех недоумение — космических там не было, из самого крутого — EV10AQ190CTPY — Quad 10-bit 1.25 Gsps ADC.
Но самое главное в этой истории то, что за всеми этими товарищами и фирмами следили с самого начала — вся переписка, разговоры и проч. Соответственно, читаем предыдущий раздел статьи о «закладках» и возможном снижении надежности.

Резюме
Использование гражданских микросхем в космосе ограничено эффектом защелкивания, и возможно в лучшем случае на низких орбитах. На высоких орбитах и в дальнем космосе — нужны специальные радиационно-стойкие микросхемы, т.к. там мы лишены защиты магнитного поля земли, а от высокоэнергетических частиц космической радиации не спасет и метр свинца.
В импортных микросхемах «закладки» с дистанционным отключением сделать малореально, а вот снизить надежность и срок службы вполне возможно.
После темного десятилетия 90-х, в последнее годы начали наконец появляться относительно сложные отечественные микросхемы — микроконтроллеры, FPGA (мелкие — свои, крупные — из импортных пластин со своей корпусировкой и тестированием), процессоры (Комдив-ы, Эльбрус, МЦСТ R500, Миландровские ARM-ы). Ведется работа по условно «прорывным» технологиям военного назначения (рад.стойкая FRAM).
Так что если не случится конец света в этом году, все меньше военной и космической техники будет выходить с микросхемами «Made in Taiwan» и реже автоматические межпланетные станции будут бороздить просторы океана.

Буду рад услышать об ошибках и дополнениях — они здесь безусловно будут нужны.
============================================================

мои, в меру сдержанные, комментарии
Интересная и познавательная статья. Но у меня, как украинца, она вызвала ещё и такие мысли:
1. десятки лет СССР (а впоследствии ельцепуты) довольствовались покупными импортными микросхемами - и ничего. Видимо, лишь когда в мозгу нью-гитлера окончательно дозрела мысль о великих войнах, он "отслюнил денежку" и на уникальное оборудование для собственной "силиконовой долины". Вот и получается "Война - двигатель прогресса", ага;
2. Запад и Штаты как продавали своему потенциальному агрессору уникальные станки и микросхемы, так и продолжали продавать уже реальному - денежки-то ведь очень неплохие! А то, что там какие-то Афганистан, Приднестровье, Абхазия и Осетия захватываются - то их "внутренняя политика", не морочьте голову. А теперь передовому миру, видите ли, не нравится, что у нас за год войны легальную торговлю с Крымом не прикрыли, и всякое такое прочее... Так на себя ж гляньте, уроды!
Принципы - они или есть, или нет. Полупринципов не бывает. Я ни в коем разе наши власти не оправдываю, но и у всех других морда ничуть не лучше.
3. Миром правят сила и деньги. Как в древности, так и ныне. Все эти ОО-ОО-ОО-ООН и прочие сборища - так, для красивости картинки. И надеяться, что "вот теперь-то с путлером все порвали, никаких спецтехники и ноу-хау эрефии век не видать!", смешно.


Top
 Profile E-mail  
 
 Post subject: Re: Астрономия и Космонавтика
PostPosted: 06 Oct 2015 14:51 
Offline
Модератор
Модератор

Joined: 23 Feb 2012 03:01
Posts: 1736
stas wrote:
29 октября 2012 в 04:17
Микроэлектроника для космоса и военных
(BarsMonster,_ttp://habrahabr.ru/post/156049/)
По теме есть хорошая книжка: К.И. Таперо, В.Н. Улимов, А.М. Членов. Радиационные эффекты в кремниевых интегральных схемах космического применения. - М.: БИНОМ, 2012. - 304с., ил.
Комментарий к комментарию
ВВП не готовится к большой (мировой) войне - не решает внутренние противоречия, вызванные социальным неравенством, продолжает разрушать систему народного образования и здравоохранения, не решает вопросы миграции и демографии, развивает аппарат подавления (МВД). Происходящее больше похоже на подготовку к "малой войне", т.н. "маленькой и победоносной". Да, видимо, и объем заказов не вызывает беспокойства у "зарубежных партнеров".


Top
 Profile E-mail  
 
Display posts from previous:  Sort by  
Post new topic Reply to topic  [ 2390 posts ]  Go to page Previous  1 ... 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46 ... 120  Next

All times are UTC [ DST ]


Who is online

Users browsing this forum: No registered users and 5 guests


You cannot post new topics in this forum
You cannot reply to topics in this forum
You cannot edit your posts in this forum
You cannot delete your posts in this forum
You cannot post attachments in this forum

Search for:
Jump to:  

[Сообщить об ошибке, испорченном вложении, битой ссылке]
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group