Камера, которая чинит себя в космосе: новый чип выдерживает радиацию Юпитера

Разработка была продемонстрирована на конференции IEEE International Solid-State Circuits Conference и уже рассматривается как перспективное решение для миссий к радиационно-активным объектам, включая вулканическую луну Ио.

Почему радиация — главная угроза

Юпитер обладает мощнейшим магнитным полем, формирующим интенсивные радиационные пояса. Заряженные частицы высокой энергии:

• повреждают полупроводниковые структуры,
• увеличивают утечки тока,
• создают так называемые «горячие пиксели»,
• разрушают оксидные слои CMOS-схем.

Даже проверенные системы не выдерживают длительного воздействия. Например, камера JunoCam миссии Juno столкнулась с деградацией изображений уже после нескольких десятков витков на орбите — проблему удалось временно решить только прогревом всей системы.

Самовосстановление на уровне пикселя

Новый подход предлагает принципиально иной механизм — локальное «лечение» повреждений прямо в процессе работы.

Ключевые особенности:

• массив 128×128 пикселей на базе CMOS sensor;
• автоматическое обнаружение дефектных пикселей по уровню тёмного тока;
• точечный нагрев (annealing) конкретных элементов с помощью импульсного тока;
• маскирование повреждённых областей с восстановлением изображения за счёт соседних пикселей.

В отличие от традиционного подхода, где нагревается весь модуль, здесь восстановление происходит адресно — «пиксель за пикселем».

Сжатие данных как дополнительное преимущество

Система также включает встроенную обработку изображения:

• выделение только значимых областей (edge detection),
• сокращение объёма данных до 75%,
• снижение нагрузки на канал передачи данных.

Это особенно важно для миссий на дальние расстояния, где пропускная способность ограничена.

Испытания: условия, близкие к Юпитеру

В лабораторных тестах чип подвергли радиации около 20 кГр — эквиваленту примерно 30 дней работы в окрестностях Юпитера.

Результаты:

• тёмный ток вырос в 181 раз, практически разрушив изображение;
• после четырёх циклов восстановления:
• изображение почти полностью восстановилось,
• утечки тока в логических схемах были практически устранены.

Дополнение, а не замена защиты

Разработчики подчёркивают: технология не заменяет классические методы радиационной защиты (экранирование, специальные материалы), а дополняет их.

Преимущество нового подхода:

• меньшая площадь на кристалле,
• отсутствие необходимости в дорогостоящих материалах,
• возможность продления срока службы оборудования.

Значение для индустрии

Подобные решения могут стать критически важными не только для дальнего космоса, но и для:

• спутников на орбите Земли,
• военных и научных систем,
• высоконадёжной электроники в экстремальных условиях.

Фактически речь идёт о переходе к «самовосстанавливающейся электронике» — архитектуре, способной адаптироваться к деградации в реальном времени, а не просто сопротивляться ей.

В условиях роста интереса к миссиям в глубокий космос такие технологии становятся не просто инновацией, а необходимым элементом будущей космической инфраструктуры.