#深空科普#【“电子大脑”怎样抵御太空风险？】
航天器驰骋太空，计算机全权管控它的所有动作，如姿态控制、轨道调整、数据收发、仪器启停、故障自检、指令执行等。我们可以形象地将它比喻为航天器的“电子大脑”。这一精密系统是在地球环境中设计的，一旦脱离大气层庇护，暴露在太空环境中，多重“致命挑战”就会接踵而至，随时可能失灵。那么，如何为“电子大脑”筑牢防护，抵御太空风险？请看“电子大脑”的太空生存之道。
航天器在太空中的最大挑战要数粒子辐射。宇宙中，到处都是星体聚变、裂变产生的高能粒子，以及射线这些“辐射源”。到了太空，“电子大脑”直接暴露在高强度粒子流中，这些源源不断的攻击会让“电子大脑”里出现很多电子“扎堆”的小区域。随着电子越积越多，就会产生原本没设计过的额外电流，要么让设备更耗电，要么让信息出错。更严重的是，太阳耀斑、太阳黑子引发突发强辐射，一次就能让“电子大脑”彻底瘫痪。
另一种威胁是超级纯净的真空环境。“电子大脑”工作时，电子流动会因电阻产生热量，影响正常运转。在地面上，这些热量能通过设备表面和空气接触慢慢散出去，可太空环境近似真空，“电子大脑”没法靠接触空气散热，随着没用的热量越积越多，就会发烫“罢工”，跟我们长时间玩手机会卡顿、死机的道理一样。另外，制造“电子大脑”用的胶水、塑料这些材料在真空中会释放出容易挥发的物质，比如硅蒸汽，粘在电路表面上，形成一层污垢，导致设备性能变差。
此外，还有一种威胁，就是力学和温度带来的考验。航天器高速飞行会产生持续的强烈震动和噪音，对用硅材料做的“电子大脑”造成无法修复的机械损坏；火箭和飞船、卫星分离时，火焰和冲击波就像重重地砸了“电子大脑”一下，有可能使它的结构受损。而且，太空中没有导热环境，温度会急剧变化。比如，月球亮面温度能高达200摄氏度，暗面却低至零下200摄氏度，温差足足有400摄氏度。在这种环境下工作的“电子大脑”，就像刚从滚烫的油锅里捞出来，立刻扔进液氮桶，再放回油锅，反复承受极端温差。
那么，如何才能让“电子大脑”在太空的多重考验中稳定工作呢？工程师们把问题拆成几步来解决。
第一步是让“电子大脑”的核心器件变“结实”。比如，地面用的器件里储存电子的“水池”比较小，容易被辐射影响，那就把太空用的器件“水池”造大一些，抗辐射的能力就增强了。
第二步是给电子器件“披上厚铠甲”。地面常用的电子器件外面是一层塑料壳，根本挡不住太空“魔法”。到了太空中，电子器件换上具备多重防护功能的先进复合材料外壳，既能挡住高能粒子撞击，又能减轻温度变化带来的损伤。
第三步是“多脑协作”。搭建“电子大脑”时，装上好几个配置一样的，同时工作，互相帮忙，如果一个“电子大脑”出故障“罢工”，其他的能无缝衔接，继续完成任务。
航天工程师为“电子大脑”炼就了太空“金刚不坏之身”，不仅保障了航天器稳定运行，更彰显了人类直面挑战的智慧。未来，随着深空探索不断推进，“电子大脑”的防护技术将持续升级，助力人类在星际征程中突破更多极限，解锁宇宙更多未知奥秘。
来源/《中国航天报·飞天科普周刊》