Como os fenômenos climáticos espaciais bagunçam nossos eletrônicos

 

Quando todas as fontes de erros são descartadas e 4.096 votos falsos são dados a um candidato, quem você culpa? Em alguns casos, esses tipos de erros podem estar vindo do espaço, de acordo com cientistas que discutiram esse enigma cósmico nesta sexta-feira, na reunião anual da Associação pelo Avanço das Ciências, em Boston.

O estudo reconhece que processos naturais ao longo de décadas também podem ter contribuído para a diminuição observada do oxigênio.

No entanto, os resultados da pesquisa são consistentes com a maioria dos cálculos de modelos que preveem diminuição do oxigênio nos oceanos devido a maiores concentrações de dióxido de carbono atmosférico e consequentemente maiores temperaturas globais.

Além dos efeitos sobre a biodiversidade, essa perda também pode ter consequências prejudiciais para pescas e economias costeiras.

Todos os dias, a Terra é vítima de um ataque de partículas de alta energia provenientes de toda a galáxia e até mesmo do nosso Sol. Essas partículas, especialmente os nêutrons, podem interagir com os semicondutores que abastecem chips de computadores e causam uma série de falhas em todos os nossos eletrônicos. Tais interações têm sido um problema para a aviação há várias décadas, mas, recentemente, a preocupação com os raios cósmicos afetando celulares, carros eletrônicos e até mesmo urnas eletrônicas tem crescido. Agora, empresas que fabricam eletrônicos para os consumidores estão tentando fabricar seus dispositivos de modo que resistam mais aos raios cósmicos cotidianos e a maiores fenômenos naturais espaciais, como as tempestades solares.

“Aparentemente, houve três milhões de votos ilegais em nossa última eleição”, brincou Bharat Bhuva, professor de engenharia elétrica da Universidade Vanderbilt, durante conversa na reunião anual, nesta manhã. “Só pode ter sido as erupções solares.”

Só para esclarecer, é extremamente improvável (leia-se “impossível”) que erupções solares tenham sido a fonte desses três milhões de votos, para qualquer um dos candidatos, nas eleições norte-americanas de 2016. Mas os efeitos prejudiciais de nêutrons de alta energia em nossos eletrônicos são reais. Quando nêutrons da barragem constante do clima no espaço colidem com o silício de nossos microchips, eles podem produzir partículas carregadas secundárias, causando voltagem em transistores e defeitos em dispositivos, chamados de “eventos únicos”. Os cientistas sabem que essas coisas acontecem, mas determinar se o clima do espaço causou um erro é frequentemente uma questão de descartar antes todas as outras possibilidades, disse Bhuva. Efeitos mais óbvios, como a danificação de um computador, exigiria normalmente um evento climático espacial extremo, por exemplo, uma grande ejeção de massa coronal do Sol.
Nossas chuvas de nêutrons diárias podem tanto produzir erros leves quanto graves, aqueles que podem ser consertados com um reinicialização e os que não podem, respectivamente, e muitos desses eventos você sequer notará. Entretanto, em seu diálogo nesta sexta-feira, Bhuva lembrou uma análise passada que descobriu que um evento de raio cósmico poderia ter causado 4.096 votos incorretos em uma eleição na Bélgica, em 2003.

Esses nêutrons não podem ser bloqueados, explicou Bhuva. Para tanto, seriam necessários vários centímetros de concreto, e você provavelmente não deseja carregar concreto consigo para onde quer que vá.
A chave, então, é amenizar esses erros, construindo elementos em excesso em seus dispositivos. “A NASA coloca três cópias de tudo em todas as suas espaçonaves”, explicou Jonathan Pellish, engenheiro aeroespacial do Centro de Voos Espaciais Goddard. “Em todas as missões Apollo, tínhamos três computadores fazendo o mesmo serviço a cada segundo”, já que as chances de dois problemas ocorrer em dois chips simultaneamente são muito pequenas. Lidar com os efeitos do clima no espaço em eletrônicos para consumidores também exige muitos testes, para se certificar de que os chips ainda funcionarão independentemente dos ataques subatômicos.
Então como é que você recria condições climáticas espaciais na Terra para testar os eletrônicos? Se o seu palpite foi “com um acelerador de partículas”, você está certo. Determinadas fontes de nêutrons, como aceleradores de partículas, podem produzir o equivalente a centenas de anos de nêutrons como aqueles presentes em raios cósmicos em apenas uma hora, explicou Christopher Frost, cientista do Rutherford Appleton Laboratory (RAL), que tem trabalhado no ChipIR, um instrumento no Reino Unido que irá ajudar a testar os efeitos dos nêutrons em chips de silício. Fabricantes de microchips podem usar essas instalações no Laboratório Nacional Los Alamos, no Novo México, e, em breve, o ChipIR no acelerador, no RAL, para observar os efeitos de uma barragem de nêutrons cósmicos de longo prazo em seus chips, decidindo, então, como gostariam de reagir.

“Você não quer proteger tudo”, contou Frost ao Gizmodo. “Você quer aprimorar as partes problemáticas. Se um smartphone para de funcionar uma vez, é irritante”, mas o objetivo real é evitar falhas sistemáticas.

Frost não quis arriscar o quanto desses testes de clima espacial aconteceram nas urnas eletrônicas dos EUA, mas apontou que isso é parte importante dos testes de eletrônicos em geral. Os engenheiros estão cientes desses problemas, disse Bhuva, e seguem trabalhando neles. Não surtem com a ideia de raios cósmicos terem afetado eleições.