Engenheiros trabalhando no satélite Europa Clipper descobriram que seus transistores a bordo são mais vulneráveis a danos por radiação do que o esperado, colocando a missão em risco. Embora resolver esse problema possa ser tão simples quanto substituir as peças afetadas, elas já estão seladas dentro de um cofre eletrônico no satélite. Isso significa que a NASA precisa encontrar maneiras inovadoras de reparar os MOSFETs sem abrir o satélite, como aquecer o cofre para “cozinhar” os transistores.
O Europa Clipper foi projetado para estudar a lua de Júpiter com o mesmo nome. A descoberta foi feita quando pessoas que trabalham no JPL (Jet Propulsion Laboratory) da NASA, os principais desenvolvedores do projeto, participaram de uma conferência com outros engenheiros que trabalhavam em um projeto de satélite classificado que usava o mesmo equipamento. Eles revelaram que estavam tendo problemas com os MOSFETs (transistores de efeito de campo de metal-óxido-semicondutor) fornecidos pela Infineon Technologies.
O Europa Clipper está programado para decolar em outubro de 2024 e espera-se que faça uma jornada de seis anos. Ele começará a orbitar Júpiter em abril de 2030 e, a partir daí, fará cerca de 50 sobrevoos de Europa para estudar a lua gelada. No entanto, o tamanho maciço de Júpiter significa que seu campo magnético é muito mais forte do que o que temos na Terra — aproximadamente 20.000 vezes mais intenso. Além disso, o gigante gasoso gira rapidamente em seu eixo, com um dia no planeta durando apenas 10 horas terrestres. Essa velocidade pode lançar toneladas de partículas carregadas que têm o potencial de danificar eletrônicos sensíveis.
A Infineon Technologies, a empresa por trás dos MOSFETs afetados, disse que seus transistores resistentes à radiação foram afetados por uma mudança no processo de fabricação, respondendo a vários usuários classificados que relataram níveis de falha mais altos do que o esperado. A empresa já resolveu o problema, mas não informou a NASA sobre o problema antes de maio de 2024. Isso porque a empresa não sabia como a NASA usaria seus transistores. A Infineon desde então lançou um alerta da indústria para notificar todos os usuários que possam ser afetados pelos MOSFETs com falha.
“É uma sorte que você tenha falado com pessoas na conferência e descoberto esse problema”, disse Deborah Woods, cientista planetária do Laboratório Lincoln do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT). “É preocupante que essa tenha sido a única maneira de descobrir isso.”
A descoberta do problema é apenas uma parte do quebra-cabeça. Isso porque o cofre eletrônico do satélite foi selado no ano passado. Portanto, será um esforço extenso desmontar essa parte do satélite, substituir os transistores afetados e resselar o cofre. Isso pode fazer com que o Europa Clipper perca sua janela de lançamento planejada para outubro de 2024.
Essa janela de lançamento é crítica, pois o satélite precisa se aproximar da órbita de Marte em fevereiro de 2025 para ser lançado de volta à Terra, onde usará o campo gravitacional do nosso planeta como uma assistência gravitacional em direção ao seu destino final. No entanto, a NASA ainda tem outras janelas de lançamento de backup até 2026, caso precise substituir os semicondutores afetados.
Ainda assim, substituir os transistores da Infineon é o último recurso da agência. A NASA está trabalhando em estreita colaboração com seu fornecedor para determinar como as substituições afetariam o satélite, como poderiam mitigar problemas potenciais e se poderiam reparar quaisquer transistores que falhassem via recozimento in situ.
O recozimento envolve aquecer o cofre eletrônico até que os MOSFETs internos atinjam uma certa temperatura. Os componentes internos são então gradualmente resfriados, reduzindo tensões internas nos transistores, assim, reduzindo as chances de falha do dispositivo.
Apesar de todos os avanços na tecnologia, os chips de computador continuam vulneráveis à radiação. Algumas pesquisas estão em andamento para desenvolver semicondutores de GaN que possam suportar viver dentro de um reator nuclear. No entanto, isso ainda está nos estágios iniciais. Portanto, até que esses projetos de pesquisa deem frutos, a NASA e outras agências espaciais precisam ter um cuidado especial para garantir que a eletrônica a bordo dos satélites possa suportar os rigores do voo espacial.