L’aumento delle missioni spaziali di lunga durata e la crescente presenza dell’intelligenza artificiale a bordo dei veicoli orbitanti stanno imponendo nuovi standard all’elettronica destinata allo spazio. Uno dei problemi principali riguarda l’affidabilità delle memorie, continuamente esposte a radiazioni in grado di compromettere i dati archiviati. Per questo motivo un gruppo di ricercatori del Georgia Institute of Technology ha sviluppato una nuova memoria NAND ferroelettrica capace di resistere a livelli di radiazione fino a 30 volte superiori rispetto alle memorie flash tradizionali.
Una memoria progettata per gli ambienti spaziali più estremi
Le attuali memorie NAND flash, le stesse utilizzate in smartphone, notebook e data center, rappresentano ancora oggi la soluzione più diffusa per l’archiviazione di grandi quantità di dati anche nello spazio. Tuttavia, le radiazioni cosmiche costituiscono un limite importante per questa tecnologia.
Il problema nasce dal modo in cui le memorie tradizionali conservano le informazioni: i dati vengono immagazzinati tramite cariche elettriche intrappolate all’interno del dispositivo. Le radiazioni possono interferire con queste cariche, alterando o corrompendo i dati salvati.
Il team del Georgia Tech ha invece sviluppato una soluzione basata su materiali ferroelettrici, in grado di memorizzare i dati attraverso la polarizzazione elettrica del materiale e non tramite cariche intrappolate. Secondo i ricercatori, questa caratteristica rende il sistema molto più resistente agli effetti delle radiazioni.
Il ruolo dell’ossido di afnio nella nuova tecnologia
La nuova architettura sfrutta l’ossido di afnio, un composto compatibile con il silicio nel quale la ferroelettricità è stata scoperta circa 15 anni fa. Da allora il laboratorio ha lavorato per comprenderne le potenzialità applicative nel settore dei semiconduttori.
La sorpresa maggiore, secondo i ricercatori, è arrivata dai risultati ottenuti durante i test di resistenza alle radiazioni. Il livello di tolleranza dimostrato dalla memoria si è rivelato superiore alle aspettative iniziali del gruppo di ricerca.
I test: resistenza fino a un milione di rad
I risultati ottenuti durante gli esperimenti sono particolarmente significativi per il settore aerospaziale. I chip hanno resistito fino a 1 milione di rad, unità che misura la dose di radiazioni assorbita. Secondo i ricercatori, si tratta di un valore equivalente a circa 100 milioni di raggi X.
Questa soglia copre praticamente tutti gli scenari operativi delle missioni spaziali moderne. I satelliti in orbita terrestre bassa richiedono generalmente una tolleranza compresa tra 5.000 e 30.000 rad, mentre l’orbita geostazionaria arriva tra 100.000 e 300.000 rad. Le missioni nello spazio profondo possono invece raggiungere proprio il milione di rad.
Una tecnologia pensata per il futuro dell’AI nello spazio
La ricerca assume particolare rilevanza in un contesto in cui i veicoli spaziali stanno diventando sempre più autonomi. Con missioni più lontane dalla Terra, infatti, cresce la necessità di elaborare e conservare enormi quantità di dati direttamente a bordo, senza dipendere continuamente dalle comunicazioni con il pianeta.
Secondo gli studiosi, l’intelligenza artificiale sarà uno degli strumenti centrali per gestire queste operazioni, aumentando ulteriormente la necessità di memorie robuste e affidabili.
Fonte: Interesting Engineering
