突發！NASA歐羅巴快船探測器MOSFET遭遇太空輻射難題！
2024-07-19 11:51:13 EETOP歐羅巴快船探測器（Europa Clipper）的工程師們發現，其機載晶體管比預期的更容易受到輻射損傷，從而危及任務。雖然解決這個問題可能就像更換受影響的部件一樣簡單，但這些部件已經封裝在衛星內的電子艙中。這意味著NASA必須找到新的方法在不打開衛星的情況下修復MOSFET。
歐羅巴快船探測器是為了研究木星的同名衛星（木衛二名稱歐羅巴）而設計的。這一發現是在美國宇航局噴氣推進實驗室(JPL)的工作人員(該項目的主要開發人員)與其他工程師一起參加一個會議時發現的，他們正在研究一個使用相同設備的機密衛星項目。他們透露英飛凌提供的MOSFET(金屬氧化物半導體場效應晶體管)存在問題。
Europa Clipper計劃于2024年10月發射，預計將進行為期六年的旅程。它將在2030年4月開始環繞木星，并對歐羅巴進行約50次飛越研究。然而，木星巨大的體積使其磁場比地球強大約20,000倍。此外，這個氣態巨星以極快的速度自轉，一天僅相當于地球上的10小時。這種速度可能會拋出大量帶電粒子，可能損壞敏感的電子設備。
受影響的MOSFET由英飛凌提供，該公司表示其耐輻射晶體管受到制造工藝變化的影響，有幾個機密用戶報告了高于預期的故障率。該公司已解決了這個問題，但在2024年5月之前未能通知NASA，因為公司并不知道NASA將如何使用其晶體管。英飛凌隨后發布了行業警報，通知所有可能受故障MOSFET影響的用戶。
麻省理工學院林肯實驗室的行星科學家黛博拉·伍茲說:“幸運的是，你碰巧在會議上與人們交談，并了解了這個問題。”
發現問題只是難題的一部分。因為衛星的電子艙去年已經封裝，因此需要大規模拆卸這部分衛星，更換受影響的晶體管，并重新封裝電子艙。這可能導致Europa Clipper錯過2024年10月的計劃發射窗口。
這個發射窗口至關重要，因為衛星需要在2025年2月接近火星軌道，以便利用火星引力進行引力彈弓效應返回地球，然后利用地球的引力助推前往最終目的地。盡管如此，如果需要更換受影響的半導體，NASA在2026年之前還有其他備用發射窗口。
不過，更換英飛凌的晶體管是該機構的最后手段。NASA正在與其供應商密切合作，以確定更換將如何影響衛星，如何減輕潛在的問題，以及他們是否可以通過原位退火修復任何失效的晶體管。
退火涉及加熱電子艙，直到內部的MOSFET達到一定溫度，然后逐漸冷卻這些組件，以減少晶體管內的應力，從而降低設備故障的可能性。
盡管技術不斷進步，計算機芯片仍然容易受到輻射影響。目前正在進行一些研究，旨在開發能夠在核反應堆中工作的氮化鎵（GaN）半導體。然而，這仍處于早期階段。因此，在這些研究項目取得成果之前，NASA和其他航天機構需要特別注意，確保衛星上的電子設備能夠承受太空飛行的嚴酷環境。
