Новая память для космоса: сегнетоэлектрики выдерживают до миллиона рад

По мере того как космические аппараты отправляются всё дальше, им приходится обрабатывать и хранить огромные объёмы данных без постоянной связи с Землёй. Искусственный интеллект мог бы взять на себя эту задачу, но его работа требует надёжной памяти, способной выжить в агрессивной космической среде. Сегодня стандартом для хранения больших данных в космосе остаётся NAND-флеш — та же технология, что стоит в наших смартфонах и ноутбуках. Однако высокоэнергетические частицы постепенно повреждают электрические заряды, на которых держится информация, что ведёт к потере данных. Исследователи из Технологического института Джорджии (США) предложили альтернативу — сегнетоэлектрическую NAND-память, использующую принципиально иной механизм записи. Результаты их работы опубликованы в журнале Nano Letters.

Как работает сегнетоэлектрическая память

Сегнетоэлектрические материалы обладают способностью сохранять электрическую поляризацию даже при отсутствии внешнего поля. Именно эта поляризация и служит основой для хранения данных — в отличие от традиционной флеш-памяти, где информация фиксируется в виде захваченного электрического заряда. Ключевым материалом стал оксид гафния — соединение, совместимое с кремнием, у которого около 15 лет назад впервые обнаружили сегнетоэлектрические свойства. Благодаря этому открытию инженерам удалось создать память, устойчивую к радиации на принципиально новом уровне.

Миллион рад — предел выживаемости для дальнего космоса

Новые тесты показали, что разработанная память выдерживает дозу до одного миллиона рад — единицы поглощённой радиации. Для сравнения: спутникам на низкой околоземной орбите требуется защита от 5 до 30 тысяч рад; аппаратам на геостационарной орбите — от 100 до 300 тысяч рад; а миссии в дальний космос могут сталкиваться с дозами до одного миллиона рад. Таким образом, новая технология не только превосходит по радиационной стойкости обычную флеш-память в 30 раз, но и идеально подходит для самых суровых условий внеземных экспедиций.

Исследователи отмечают, что их разработка сочетает высокую ёмкость хранения (на уровне терабит) с исключительной надёжностью. Пока что технология находится на стадии лабораторных испытаний, но первые результаты внушают оптимизм. В будущем такая память может стать основой для бортовых компьютеров межпланетных зондов, лунных баз и марсианских аппаратов. Учитывая растущий интерес к дальним космическим миссиям, сегнетоэлектрическая NAND-память может сыграть ключевую роль в освоении Солнечной системы.