耗资 50 亿美元，芯片不耐辐射或致 NASA 欧罗巴快船任务延迟

IT之家 7 月 14 日消息，美国宇航局 (NASA) 周四表示，他们正在研究造价 50 亿美元（IT之家备注：当前约 363.38 亿元人民币）的飞往木星海洋卫星欧罗巴（木卫二）的探测器上晶体管的耐用性问题。该问题让人担心飞船在木星周围强辐射环境下能否按原计划运行。

欧罗巴快船 (Europa Clipper) 被 NASA 列为“旗舰”级任务，代表其科学意义最为重大，此次设备问题可能导致任务出现重大延误。专家指出，如果飞船按原计划在 10 月份发射，可能无法实现评估欧罗巴是否存在宜居环境的科学目标。

问题在于晶体管能否抵抗木星系统强大的辐射，晶体管是计算机芯片和其他电子设备的基础电子开关。太空充满来自宇宙射线和太阳耀斑等释放的辐射，所有飞船都需要一定程度的辐射防护。但欧罗巴的轨道位于一个特别危险的区域，即木星辐射带，那里的辐射水平是地球周边辐射的 50 倍以上。

“朱诺号”是目前环绕木星运行的一个较小型 NASA 探测器，其首席研究员斯科特・博尔顿 (Scott Bolton) 说道，航天器工程师担心两种类型的辐射剂量。累积剂量会随时间增加，而剂量率则是辐射的突然增加。辐射会破坏飞船计算机中的数据，引起短路，扰乱电压水平并烧毁电子设备。为了减轻这种影响，飞船制造商可以在敏感的裸露部位放置屏蔽层；建造容纳关键部件的“辐射舱”；或者使用抗辐射部件，例如现在引起担忧的芯片。

5 月 3 日，位于加州帕萨迪纳的 NASA 喷气推进实验室 (Jet Propulsion Laboratory) 的工程师们从“非 NASA 客户”那里得知，至关重要的抗辐射芯片在辐射水平“远低于”预期的情况下测试失败。实验室的欧罗巴快船项目经理乔丹・埃文斯 (Jordan Evans) 上个月在空间研究委员会 (Space Studies Board) 的会议上介绍了这个问题，该委员会是美国国家科学院的一个委员会，负责为 NASA 提供咨询建议。

埃文斯说，评估飞船新发现的辐射脆弱性“正在进行中”，“我们还有时间在为发射做准备的同时继续这项工作。”

欧罗巴快船上出现问题的芯片被称为金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET)。NASA 行星科学部门飞行项目负责人香农・菲茨帕特里克 (Shannon Fitzpatrick) 本周在行星科学咨询委员会 (Planetary Science Advisory Committee) 的会议上表示，“我们发现其中一些 MOSFET 在低于欧罗巴周围辐射水平的情况下出现故障。”她还在会议上表示，工程师尚未解决这个问题。

目前欧罗巴快船上的芯片由德国半导体公司英飞凌科技 (Infineon Technologies) 制造，也用于军用航天器。英飞凌的一位发言人拒绝就“实际或潜在客户”置评，但表示公司“制定了严格的流程，以确保我们的产品符合所有相关质量和性能标准。”

所有访问过木星的航天器都必须应对木星的辐射。但只有通过近距离接触并一头扎进欧罗巴的辐射沼泽，欧罗巴快船任务才能研究欧罗巴的海洋、冰层和内部的关键谜团。为了尽量减少辐射暴露，飞船将绕木星运行，而不是直接绕欧罗巴运行，每隔几周会以不同的角度和最近 15 英里的距离掠过欧罗巴。

通过这项计划，欧罗巴快船将在其预定的四年任务中以极高的分辨率拍摄欧罗巴表面 90% 的区域。

飞船及其特制的科学仪器旨在确定欧罗巴是否适合外星生命居住。欧罗巴的大小与地球的月球相当，被冰壳包裹。冰壳下面是一个海洋，其液态咸水含量是地球的两倍。在过去的 40 亿年中，这个海洋一直与其温暖的岩石海底以及彗星和小行星带来的有机物质进行化学反应。

本月，喷气推进实验室的一个专门研究芯片的“特别小组”将与任务的科学家和工程师分享初步结果。他们正在模拟飞船如果像现在这样发射，可以在欧罗巴周围生存多长时间。如果工程师无法确认航天器能够按照设计完成任务，美国宇航局领导层可能不得不重新考虑任务计划或改变其发射时间表。欧罗巴快船发射后将需要五年多的时间才能到达木星。

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