Klávesové zkratky na tomto webu - základní
Přeskočit hlavičku portálu

Radioaktivita škodí nejen lidem – technika je ještě náchylnější než my

20. 03. 2017 8:00:22
Možná vás právě rozzlobil výpadek počítače nebo mobilu. Na vině nemusí být vždy Microsoft. Občas ho způsobí - vesmírné počasí. Můžete svůj mobil ochránit? Nejznámější katastrofou, způsobenou vesmírným zářením, byl let Qantas 72.

Vliv vesmírného počasí na techniku je podobný škodám, které na ní páchá radioaktivita (ionizující záření).

Když mluví odborníci o následcích, které zanechává na technice ionizující záření, rozlišují dva druhy škod. Říkají jim soft a hard error. Jak už název napovídá, jsou následky hard erroru trvalé, zatímco soft error se dá celkem lehce odstranit. Obě chyby jsou ale nečekané a o to nepříjemnější. Až vám tedy příště „spadne“ Windows, myslete na to, že to nemusela být další chyba vývojářů. Může se jednat o vesmírný pozdrav, který k nám zaletěl ze Slunce nebo dokonce z centra naší galaxie.

Vesmírné počasí

Termín vesmírné počasí byl zaveden jako analogie k pozemskému počasí. Jsou to vlivy, kterými na sebe upozorňuje Slunce a vysoce energetické procesy v okolí jádra naší galaxie. Vysílají naším směrem nejen záření, ale také směs vysoce energetických částic.

Naše planeta je obyčejně proti částicím, přicházejícím ze Slunce nebo z jádra galaxie, dobře chráněna. Magnetické pole Země je odklání a udržuje v bezpečné vzdálenosti od povrchu planety, na kterém žijeme. Díky magnetickému poli se kolem Země vytvářejí dva pásy, ve kterých se tyto částice koncentrují. Jsou známé jako Van Allenovy pásy.

Větší podíl vesmírného počasí se tvoří v koroně našeho Slunce. Přispívají k němu tzv. CME (coronal mass ejections) koronární výrony hmoty a tzv. flares, záblesky, které provázejí sluneční erupce.

Koronární výrony hmoty jsou impozantní jevy, doprovázené uvolněním obrovského množství hmoty z korony (vnější slupky) Slunce. Na pouť Sluneční soustavou se při nich vydá i více než 10 miliard tun hmoty ve formě plynu. Tento plyn je plně ionizovaný, má vlastní elektrický náboj a pohybuje se vysokou rychlostí, není tedy divu, že reaguje s meziplanetárním magnetickým polem i magnetickým polem Země. U ochranného magnetického pole naší planety může interakce s takovým oblakem plynu způsobit zkrat a tím i snížení ochrany proti cizorodým vesmírným částicím. Nabité částice se pak mohou dostat i do nižších vrstev atmosféry, která je jinak magnetickým polem dobře chráněna.

V období s nízkou aktivitou Slunce napočítali odborníci desítky, v letech s vysokou aktivitou až stovky podobných koronárních výronů hmoty.

Flares jsou záblesky na povrchu Slunce, které mohou trvat až několik minut. Uvolňuje se při nich až tisícinásobné množství Sluncem běžně vyzařovaného rentgenového záření, vysoce energetických protonů nebo elektronů. Obzvláště silné flares doprovází i gama záření. Nejčastěji bývají flares pozorovány v dobách silné sluneční aktivity, kdy se dá denně napočítat až desítka flares.

Záření, které flares doprovází, pozorujeme díky rychlosti světla, kterou se pohybuje, se zpožděním jen přibližně osmi minut. Částice, které flares doprovázejí, mají nižší rychlost, a podle toho, jak vysokou mají energii, nás dosáhnou se zpožděním deset až třicet minut. Částice i záření se mohou dostat až do zemské atmosféry (do výšky kolem 60 km) a jsou proto nebezpečné veškeré technice, která se nachází na oběžné dráze kolem Země.

Další komponentou vesmírného počasí je galaktické záření. Ve srovnání s ním vypadají částice, které nám posílá Slunce, jako chudé příbuzné. Záření, které k nám dorazilo z naší galaxie, má často energii vyšší než 1 GeV, tedy tisíckrát vyšší, než mají sluneční protony, zachycené ve vnitřním Van Allenově pásu. Částice galaktického záření se mohou dostat až do naší atmosféry, do výšek až 10 km nad povrchem Země. V této výšce se mimo jiné běžně pohybují i naše cestovní letadla.

Extragalaktické záření k nám přichází z jiných galaxií. Jeho částice mají obrovskou energii (>10^20 eV). Aby byl výčet kompletní, musíme zmínit ještě gama záření, které se uvolňuje při nejrůznějších kosmických katastrofách, jakými jsou například výbuchy supernov, srážky neutronových hvězd nebo černých děr. Částice s vysokou energií dávají při průletu atmosférou a po interakci s molekulami vzduchu vzniknout sekundárním částicím. Ty jsou sice pomalejší a nesou méně energie, přesto jsou ale pro techniku nebezpečné.

Špatné a dobré vesmírné počasí?

Jak se mění vesmírné počasí – bývá někdy „hezky“ a někdy „ošklivo“? Pomyslné vesmírné počasí se mění podobně, jako to dělá počasí pozemské. Pojem „hezky“ nebo „ošklivo“ je ale v tomto případě nepřesný. V podstatě se dá říct, že bývá jen „ošklivo“ nebo „jinak ošklivo“.

Podíl škodlivého a vysoce energetického galaktického záření, které se dostane až do blízkosti Země, je o to vyšší, oč nižší je aktivita Slunce. Sluneční vítr z naší soustavy galaktické částice doslova vytlačuje. Se stoupající aktivitou Slunce se k nám ovšem dostává zároveň i větší množství energetických částic, které sice nenesou obří a vražednou energii galaktických částic, jsou ale přesto nebezpečné.

U vesmírného počasí se tedy nedá říci, že je někdy „špatné“ a někdy „dobré“. Mění se jen jeho okamžitý vliv, který je závislý na podílu slunečního a galaktického „větru“.

Ionizující záření a technika

Škodlivým vlivům vesmírného počasí je samozřejmě vystavena nejvíce technika, která se nachází vysoko nad úrovní moře, například na oběžné dráze kolem Země. Satelity, které krouží kolem Země musí mít speciální výbavu, která je chrání před vlivy částic, přilétajících z kosmu. Čím blíže k zemskému povrchu se technické prvky nacházejí, tím menší je pravděpodobnost, že je škodlivé záření poničí. Naše běžné mobilní telefony, počítače nebo úložné karty nemívají žádnou ochranu. Byla by příliš drahá.

Jáká technika je nejvíce ohrožená?

Pravděpodobnost, že váš mobil nebo počítač utrpí tzv. SEE – single event effect, škodu, napáchanou vesmírnou částicí nebo zářením, závisí na dvou faktorech.

Jsou jimi použitá polovodičová technologie a intenzita záření. V dobách, kdy je aktivita Slunce nejvyšší a v místech, které leží vysoko nad hladinou moře, je nebezpečí nejvyšší.

Různé druhy chyb

Single Event Latchup (SEL) způsobuje zkrat v polovodiči, tedy škody hardwaru. Může zničit celou součástku. Někdy se dá opravit včasným vypnutím a následným zapnutím přístroje.

Single Event Upset (SEU) je změna stavu bitu. Podle toho, kde k chybě dojde, může tato změna vyvolat chybu v programu nebo v uložených datech. Když vyvolá selhání celého systému, říká semu SEFI (single event functional interrupt). SEU nevyvolává trvalé poškození technologií, týká se spíše softwaru.

Single Event Transient (SET) vyvolává změnu signálu. To může vést k různým funkčním změnám. Ani tento efekt ale není trvalý.

Single Event Burnout (SEB) je chyba, která způsobuje zvýšený průtok elektrického proudu součástkou. To může vést k trvalému poškození technologie.

Single Event Gate Rupture (SEGR) vyvolává poškození dielektrika. Stejně jako SEB způsobuje výpadek součástky.

Jak funguje ochrana proti vesmírnému počasí?

Při dopadu vysokoenergetické částice dochází k předání její energie na materiál, například polovodič ve vašem mobilním telefonu. Energie pak může například „přepnout“ p-n přechody a tím znehodnotit uloženou informaci nebo rovnou celou součástku (viz šedý box). Různé druhy polovodičů jsou proti tomuto vlivu různě odolné.

Ochránit se dá technologie dvěma způsoby. Pasivně – použitím takových součástek, které jsou víceméně rezistentní. Aktivně – zabudováním různých doplňkových systémů.

Jedním z nejpoužívanějších doplňků je odstínění pomocí ochranného pouzdra ze (záření pohlcujícího) materiálu. Tento jednoduchý způsob je ovšem použitelný jen pro částice s relativně nízkou energií. Vysoce energetické částice se totiž v ochranném pouzdře nejen že nezachytí, ale při svém průchodu skrz něj se ještě navíc v materiálu pouzdra uvolní sekundární částice, které mohou napáchat daleko více škody, než částice původní.

Dalším způsobem, jak se vyrovnat s následky záření je oprava chyb, například speciálním kódováním. Může zabránit ztrátě dat při zničení jednoho nebo více bitů informace.

Ve vesmírných sondách se často používá jiná metoda, při které se zabudují tři nezávislé identické moduly a následovný „voter“. Ten si vybírá takový výstup, který mu dodá většina ze zmíněných tří systémů. Tím se sondy vyhýbají chybám a náhodným výpadkům. Násobí se jednotlivé elementy ale klidně i celé počítačové systémy.

Historicky nejznámější SEU

SEU vešly do všeobecného povědomí hlavně díky letecké katastrofě letu 72 společnosti Qantas.

Jednalo se o běžný linkový let ze Singapuru do Austrálie. 7. října 2008 musel tento let nouzově přistát na letišti v Learmontu v západní části Austrálie. Přistání předcházela řada nepříjemných manévrů, při kterých se zranila většina pasažérů i posádky.

Airbus 330, ve kterém letělo 303 pasažérů, vystoupal do letové výšky. Když byl na úrovni pobřeží Austrálie a let řídil autopilot, propadlo se letadlo během pár vteřin o 200 výškových metrů. 119 pasažérů přitom bylo zraněno, z toho 12 těžce. V nemocnici se po přistání muselo hospitalizovat 51 lidí. Většina z postižených byla v době, kdy došlo k problémům, nepřipoutaná.

Při vyšetřování se ukázalo , že automatický měřič omylem nahlásil, že letadlo nepřiměřeně stoupá. Autopilot se pak postaral o prudké a fatální klesání stroje. Nepodařilo se najít zdroj chyby ani žádné porouchané součástky. Nemohlo se jednat ani o náhodné ovlivnění systémů letadla některým z mobilních telefonů na jeho palubě. Chybu způsobila nepatrná částice, která přiletěla z vesmíru.

V dnešních letadlech je už použita taková technika přenosu signálu, která další podobné neštěstí vylučuje. Váš mobil nebo tablet ovšem v cestovní výšce kolem 10 km nic nechrání. Pokud se vám tedy při dálkovém letu zhroutí software, nemusíte hned myslet na jeho vývojáře. Váš tablet možná právě trefila částice, která vznikla před milióny let kdesi ve vzdáleném vesmíru.

Autor: Dana Tenzler | pondělí 20.3.2017 8:00 | karma článku: 20.64 | přečteno: 470x

Další články blogera

Dana Tenzler

K čemu se hodí … indium?

Měkký kov nám enormně zpříjemňuje život. S velkou pravděpodobností vám právě teď umožňuje čtení mého blogu. Přitom je indium velice vzácné a hrozí dokonce, že se brzo vyčerpají jeho veškeré světové zásoby. (délka blogu 8 min.)

22.5.2017 v 8:00 | Karma článku: 27.12 | Přečteno: 733 | Diskuse

Dana Tenzler

Hvězda, která požírá jinou hvězdu – Algol

I mezi hvězdami se najdou kanibalové. Ten nejznámější se nachází v souhvězdí Persea. K vysvětlení jeho vlastností přispěli nevědomky už staří Egypťané. (délka blogu 8 min.)

18.5.2017 v 8:00 | Karma článku: 18.28 | Přečteno: 350 | Diskuse

Dana Tenzler

Život v blízkosti dvojhvězdy. Albireo – ozdoba noční oblohy

V souhvězdí Labutě můžete nalézt dva nerovné bratry. Dvojhvězda má poetické jméno Albireo. Mohou mít hvězdná dvojčata kolem sebe planety? (Délka blogu 5 min.)

15.5.2017 v 8:00 | Karma článku: 17.23 | Přečteno: 286 | Diskuse

Dana Tenzler

Proč na nebi nevidíme žádné zelené hvězdy?

Při podrobnějším pohledu na nebe rozeznáte mezi hvězdami červenější nebo naopak modřejší exempláře. Některé jsou bílé nebo nažloutlé. Jedna barva duhy ale chybí – zelená. Proč? (délka blogu 5 min.)

11.5.2017 v 8:00 | Karma článku: 22.42 | Přečteno: 530 | Diskuse

Další články z rubriky Věda

Dana Tenzler

K čemu se hodí … indium?

Měkký kov nám enormně zpříjemňuje život. S velkou pravděpodobností vám právě teď umožňuje čtení mého blogu. Přitom je indium velice vzácné a hrozí dokonce, že se brzo vyčerpají jeho veškeré světové zásoby. (délka blogu 8 min.)

22.5.2017 v 8:00 | Karma článku: 27.12 | Přečteno: 733 | Diskuse

Petr Nejedlý

Německá energetická transformace – aktualizace 2017 (díl 3)

Závěrečný díl miniseriálu o energetické transformaci z pohledu plnění cílů v oblasti ochrany životního prostředí a klimatu, spolehlivosti dodávek energie a hospodárnosti.

21.5.2017 v 10:45 | Karma článku: 16.31 | Přečteno: 497 | Diskuse

Michal Češek

Následky zmizení zdravotních sester?

Sestry se řadí mezi nejpočetnější skupinu zaměstnanců v nemocnicích. Kdyby sestry zmizely – ať už čistě hypoteticky či fakticky, situace by měla bez nadsázky katastrofální následky.

20.5.2017 v 20:41 | Karma článku: 45.26 | Přečteno: 12954 | Diskuse

Dana Tenzler

Hvězda, která požírá jinou hvězdu – Algol

I mezi hvězdami se najdou kanibalové. Ten nejznámější se nachází v souhvězdí Persea. K vysvětlení jeho vlastností přispěli nevědomky už staří Egypťané. (délka blogu 8 min.)

18.5.2017 v 8:00 | Karma článku: 18.28 | Přečteno: 350 | Diskuse

Irena Maura Aghová

Politika zdraví: Život je vlastně riziko

Občas si vyhledávám články na Internetu o zdraví a léčení nemocí, také o medicínské vědě a stavu našeho zdravotnictví. Jsem opravdu zmatená! Ale o tom tento článek.

17.5.2017 v 10:59 | Karma článku: 6.35 | Přečteno: 316 | Diskuse
Počet článků 338 Celková karma 23.70 Průměrná čtenost 653

Zajímám se o přírodní vědy. Budu psát o tom, co mě zaujalo. 

Seznam rubrik

Napište mi

Vzkaz autorovi


Zbývá 1000 znaků.


Toto opatření slouží jako ochrana proti webovým robotům.
Při zapnutém javaskriptu se pole vyplní automaticky.


více


Najdete na iDNES.cz

mobilní verze
© 1999–2017 MAFRA, a. s., a dodavatelé Profimedia, Reuters, ČTK, AP. Jakékoliv užití obsahu včetně převzetí, šíření či dalšího zpřístupňování článků a fotografií je bez souhlasu MAFRA, a. s., zakázáno. Provozovatelem serveru iDNES.cz je MAFRA, a. s., se sídlem
Karla Engliše 519/11, 150 00 Praha 5, IČ: 45313351, zapsaná v obchodním rejstříku vedeném Městským soudem v Praze, oddíl B, vložka 1328. Vydavatelství MAFRA, a. s., je členem koncernu AGROFERT.