В дальнем космосе обычные чипы памяти быстро выходят из строя. Чем дальше от Земли, тем жёстче радиация, тем чаще нейросети на борту теряют данные. Учёные из Технологического института Джорджии нашли решение: они создали ферроэлектрическую NAND-память, которая в 30 раз устойчивее к излучению, чем стандартные флеш-накопители. Теперь космические аппараты смогут надёжно хранить терабайты информации даже в глубоком космосе.
Современная NAND-флеш, которую мы используем в смартфонах и дата-центрах, хранит данные в виде электрических зарядов, «запертых» в ячейках. В космосе космические лучи и высокоэнергетические частицы легко сбивают эти заряды — данные портятся. Чем дальше миссия (от низкой околоземной орбиты до межпланетных полётов), тем быстрее деградирует память.
Как работает ферроэлектрическая память
Новая разработка использует другой принцип. Данные хранятся не в заряде, а в поляризации материала. Специальный оксид гафния (hafnium oxide) — кремний-совместимое соединение, ферроэлектрические свойства которого открыли всего 15 лет назад, — сохраняет направление поляризации даже под мощным облучением.
«Если отправить обычную флеш-память в космос, радиация легко испортит данные, взаимодействуя с запертыми электрическими зарядами, — объясняет доцент Школы электротехники и компьютерной инженерии Georgia Tech Асиф Хан (Asif Khan). — В ферроэлектрической NAND данные хранятся как поляризация материала, а она крайне устойчива к радиационным эффектам».
Что показали испытания
Докторант Лэнс Фернандес (Lance Fernandes) изготовил чипы в чистой комнате института, после чего их отправили в Университет штата Пенсильвания на радиационные тесты. Результат поразил даже авторов: память выдержала дозу в 1 миллион рад — это эквивалент 100 миллионов рентгеновских снимков.
Для сравнения: спутникам на низкой околоземной орбите нужно выдерживать 5–30 тысяч рад, на геостационарной — 100–300 тысяч, а миссиям в глубокий космос требуется миллион рад. Новая память покрывает весь диапазон.
«Для хранения данных в космосе недостаточно, чтобы память просто работала. Она должна оставаться надёжной в экстремальной радиации, — подчёркивает Фернандес. — А наша память не просто устойчива — она сохраняет надёжность даже в самых жёстких условиях».
С ростом ИИ на борту космических аппаратов объёмы данных взлетают. Кораблям приходится обрабатывать и хранить информацию самостоятельно, без постоянной связи с Землёй. Новая память даёт возможность создавать по-настоящему «умные» зонды и спутники, которые будут работать десятилетиями в самых суровых условиях.
Исследование опубликовано в журнале Nano Letters.
