作为一名从小就对电子元件着迷的极客,逻辑门这种东西差点让我彻底崩溃。与门、或门、与非门、或非门……我费了好大劲才勉强把它们塞进脑子里,但也就仅仅是塞进去而已。后来我总算弄懂了,可要是当年能看到刘慈欣在《三体》三部曲里那段描写,我可能早早就开窍了。书里有一个被描绘得极其壮丽的场景:无垠的平原上,数百万名士兵被排成阵列,每个人都被要求扮演一个活生生的逻辑门,他们的动作和旗语把整个人群变成了一台正在呼吸、正在运算的计算机。这画面让人看过就忘不掉,而当你看到佐治亚理工学院的研究人员刚刚鼓捣出来的成果时,那种震撼感会加倍放大。

这件事和太空有什么关系?不妨先回忆一下你上一次手机死机、丢了重要文件是什么感觉。很恼火对吧?现在,把这个场景搬到离地球6.4亿公里之外,一艘正在探索木星卫星的探测器上。那里没有维修人员可以赶来,和地球之间的通信延迟按小时计算。在那种地方,可靠的数据存储就不只是“方便”而已了,它是一切。

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这正是工程师和科学家们多年来一直在较劲的难题。你手机里存照片、存应用、存文件用的NAND闪存技术,放在今天也是太空高密度数据存储的黄金标准。它紧凑、强大,在地球上工作得无可挑剔。但把它送入深空之后,情况就变了。空间中的辐射会一点一点地侵蚀它,把存储单元里的比特随意翻转,让数据发生损坏,最终毁掉那些探测器本应采集回来的信息。

佐治亚理工学院的研究人员觉得他们找到了一个答案。他们的方案依赖于一种叫做“铁电性”的现象,也就是某些材料能够永久地、自发地保有一个电场。传统的闪存把数据存储为被捕获的电荷,而辐射可以相对容易地把这些电荷打散。铁电存储器则不同,它把信息存储为材料内部一种被称为极化的状态。而极化这种东西,事实证明,极难被外界扰动。

为了验证它到底有多能扛,团队在自己的洁净室里制造出了铁电NAND存储芯片,然后把它们寄给宾夕法尼亚州立大学的合作者去做辐射测试,结果相当惊人。这些芯片承受住了高达一百万拉德的辐射剂量,这相当于一亿次胸部X光检查的辐射量,让它们的耐用性达到了传统闪存的30倍。要理解这个数字意味着什么,可以这样看:深空任务在整个寿命周期内通常要遭受的辐射总量,也就在一百万拉德左右。这项技术正好踩在这条线上,并且轻松地跨了过去。

随着航天器变得越来越自主,这一突破来得再及时不过了,因为它们越来越依赖人工智能来处理海量数据,不再需要地球上持续不断地遥控与指令。科研团队还没有停下脚步。