Omkring 1 000 partiklar av kosmisk strålning träffar varje kvadratmeter av jordens yttre atmosfär per sekund. De kan få tåg att stanna, elektroniska rösträknare att få fnatt och styra självgående fordon åt pipan.
Jordens magnetfält fångar upp merparten av partikelstrålningen från solen och från universum. Den kosmiska strålningen upptäcktes för drygt hundra år sedan. Upptäckaren Victor Franz Hess kallade den 1912 höjdstrålning..
Vad Hess hade mätt var dock mindre än den ursprungliga strålningen från rymden, främst den så kallade sekundära strålningen. Den uppstår när protoner och alfapartiklar (positivt laddade kärnor av väte eller heliumatomer) stöter på syre och kväveatomer i den höga atmosfären. Resultatet är en högenergiproton från rymden som producerar miljontals sekundära partiklar. De flesta av dem sönderdelas väldigt snabbt. Vad som stannar och ofta flyger vidare till jordytan är neutroner.
Den kosmiska strålningen står för endast ungefär hälften av den ändå rätt låga naturliga strålningsexponeringen. På grund av detta uppfattar de flesta kosmisk strålning som en riskfaktor enbart för astronauter. Men det är en riskfaktor även för flygpersonalen på långdistansflyg, särskilt om de passerar polerna där jordens magnetfält ger mindre skydd. På dessa höjder är strålningen 300 gånger mer intensiv än på marken.
Mer sällan har man uppmärksammat riskerna med tekniska system. I elektroniska komponenter kan påverkande partiklar orsaka tillfälliga eller permanenta störningar. De mest ofarliga är träffar på den pyttelilla kondensatorn på ett minneschip. Även om det raderar en bit, återställs den när minnet uppdateras. Men det kan i alla fall leda till att program kraschar. Mer problematiskt är träffar som ger ett lokalt ökat strömflöde. Utan skyddsåtgärder kan sådana bränna en komponent så att den inte längre fungerar.
Tillförlitligheten i datorsystem för flygplan testas och dessutom finns backup-system på grund av risken för andra fel. Men med det ökande antalet datorer måste emellertid fel som beror på infall av kosmiska strålpartiklar också övervägas. Stefan Metzger från Fraunhofer-institutet för vetenskapliga och tekniska trendanalyser (INT) i Euskirchen påpekar att detta testas när datorer godkänns för olika ändamål. Metzger klagar dock på att de partikelacceleratorer som för närvarande används för att bestämma strålningsfrekvensen inte är lämpliga. De tillgängliga energierna är alltför små. De partiklar som produceras där kan inte penetrera så djupt i de elektroniska komponenterna som de från den kosmiska strålningen. Neutronerna från forskningsreaktorerna är för långsamma. Så länge som hög energineutroner inte är tillgängliga för testning, vilket dock kommer att bli möjligt med ESS, den neutronaccelerator som håller på att bygga si Lund, använder Metzgers team bl.a. den picosekundlaser som finns på hans institut. Det ger realistiska penetrationsdjup och producerar ett spår av elektroner i halvledarmaterialet, liknande dem efter neutroner och deras sekundära partiklar.
Ett exempel på hur allvarliga partikelträffar i elektroniska komponenter kan vara är NASA-satelliten IMAGE. 2005 upphörde all kommunikation och satellitkommunikation plötsligt, tills en kanadensisk radioamatör fick en överraskande signal från den saknade satelliten i januari 2018.
Även nödlandningen under Qantas Flight 72 i Australien 2008, då 119 personer skadades tillskrivs ett microchip som skadats av kosmisk strålning.
Med ökad användning av mycket komplexa mikrochip - i allt från styrning av konventionella flygplan till drönare och automatiserade bilar - ökar riskerna. Eftersom komponenter blir mindre i storlek blir de mer mottagliga, inte bara vid höga höjder. Moderna processorer i prototyper till självstyrande bilar har transistorer i nanometerstorlekar.
Bharad Bhuva från Vanderbilt University i Nashville (Tennessee) har undersökt chipmikroprocessorer med så kallade 3D-transistorer i 16-nanometerteknik. Redan 2017 kom han till slutsatsen att felprocenten ökat något med så små chip (träffytan minskar, men antalet transistorer per chip ökar ännu mer).
I en föreläsning har Bhuva något provokativt hävdat att många Smartphone-krascher beror på partiklarna från rymden.
I staden Schaerbaek i Belgien fann man i valet 2203 att 4 096 röster berodde på ett litet fel i en elektronisk röstningsmaskin och i nytillverkade lok fann man i början av 1990-talet att oväntade kortslutningar i halvledarkomponenter aldrig inträffade i tunnlar, vilket skulle tyda på att kosmisk strålning var boven.
Frågan är då om man kan skydda sig mot sådana fel. Det är inte så lätt att bygga ett skyddande skal runt elektroniken är inte, säger Metzger. De neutroner som produceras i atmosfären har så höga energier att de tränger igenom de flesta material. Redan 1929 konstaterade man att fyra centimeter guld inte stoppade dem. Enligt Bharad Bhuva skulle det behövas ett tre meter tjockt betong skal för att skydda elektronik i flygplan eller bilar.
Vad som snarare behövs är avancerade backup-system. Det franska företaget EasyMile testar nu att installera dubbla datasystem i de självgående bussar som är under utveckling. ”Om ett system fallerar stannar bussen”.
Men hur får man backupsystem att sömlöst ta över - och upptäcka om det primära systemet kör åt pipan?
red
Kosmisk strålning eller naturlig strålning - hallå allt är naturligt även det som människan sammanfogat, därför att människan är naturen eller ett med naturen.
SvaraRaderaIntressant jag tolkar informationen som att vi fortfarande har vägen tillbaka, men glöm inte att vi också påverkas av strålning och det är kanske därför som vi dagligen spårar ur.
SvaraRaderaLägg till strålning från ex.vis mobiler etc. Vad för det med sig på sikt ?
SvaraRadera