<div dir="ltr">Thanks. I would assume that a satellite for anything other than LEO that we launch is expected to be long-lived and that the flight computer must be rad-hard or it won't survive in orbit due to actual physical damage to the component, as AO-10's RAM did not. This was back when RAM used much larger silicon features than today, and was probably less vulnerable. I need to be able to tell people who know even less than I about this why we can't use consumer parts with shielding or redundancy as a strategy for anything but low earth orbit. I still would like to have more numbers, rather than simply relying on experts or waving my hands :-)<div><br></div><div>    Thanks</div><div><br></div><div>    Bruce</div></div><div class="gmail_extra"><br><div class="gmail_quote">On Sun, Jun 3, 2018 at 12:52 AM, Phil Karn via Ground-Station <span dir="ltr"><<a href="mailto:ground-station@lists.openresearch.institute" target="_blank">ground-station@lists.openresearch.institute</a>></span> wrote:<br><blockquote class="gmail_quote" style="margin:0 0 0 .8ex;border-left:1px #ccc solid;padding-left:1ex">Radiation was one of the first projects I did for AMSAT when I joined in<br>
1980. The problem then was to estimate the lifetime of the 4116 16k x 1<br>
bit dynamic RAMs to be flown on AO-10.<br>
<br>
There were a *lot* of uncertainties. My final estimate was that the RAM<br>
would last anywhere between 1 and 6 years. It actually failed after 3.<br>
<br>
There are two basic kinds of ionizing particle radiation at issue here:<br>
solar wind particles trapped in the earth's magnetic field and cosmic<br>
ray particles.<br>
<br>
The trapped solar wind particles are better known as the Van Allen<br>
belts. There are two: an inner, nastier one composed mostly of protons<br>
and an outer one that's mostly electrons that are more easily stopped.<br>
Both are densest along the geomagnetic equator.<br>
<br>
The inner belt is densest at 1-2 earth radii; that's why you don't find<br>
very many satellites at those altitudes. Because the earth's magnetic<br>
field axis is at an angle to the rotational axis and offset from it,<br>
both latitude and longitude matter. Because of the offset, the inner<br>
belt essentially touches the atmosphere in the region between south<br>
America and Africa; this is the so-called South Atlantic Anomaly. The<br>
ISS (and other LEO sats) picks up most of its exposure in this region.<br>
<br>
The trapped particle energy distribution has a very long tail. As you<br>
add shielding the dose drops rapidly but you reach a point of<br>
diminishing returns. It's impractical to stop it all.<br>
<br>
Then you have cosmic rays, mostly hydrogen and helium nuclei but also<br>
heavier ions. These are much less numerous than trapped solar particles<br>
but they have MUCH higher energies. They are essentially impossible to<br>
stop. These are the major radiation source on the moon and in<br>
interplanetary space. The flux does vary about 2:1 with the solar cycle;<br>
a more active sun tends to shield the inner solar system from cosmic<br>
radiation.<br>
<br>
The bottom line is that while you can do a lot with a moderate amount of<br>
shielding, there's no way you can stop it all. Some of what gets through<br>
can have very high energies, so random errors and latchup are always a<br>
concern.<br>
<br>
Latchup can be handled with fast-acting, self-resetting circuit breakers<br>
in the power supply lines.<br>
<br>
ECC (paying attention to geometry) can fix the transient error problem<br>
with RAM but you can always have a transient error in some other part<br>
(like a CPU) where it's not so easy to correct.<br>
<br>
If one computer isn't reliable enough, some sort of system level<br>
redundancy seems essential. I seem to recall three computers arranged in<br>
a circular rock-scissors-paper arrangement, i.e, where computer 1 can<br>
monitor and reset computer 2, which can monitor and reset computer 3,<br>
which can monitor and reset computer 1. (Or maybe I just made that up.)<br>
<br>
That leaves total dose, which is what got AO-10. There's basically<br>
nothing you can do about it beyond using whatever rad-hard parts you can<br>
get, adding as much shielding as you can afford, and avoiding hotter orbits.<br>
<span class="HOEnZb"><font color="#888888"><br>
Phil<br>
</font></span><div class="HOEnZb"><div class="h5"><br>
______________________________<wbr>_________________<br>
Ground-Station mailing list<br>
Ground-Station@lists.<wbr>openresearch.institute<br>
<a href="http://lists.openresearch.institute/mailman/listinfo/ground-station" rel="noreferrer" target="_blank">http://lists.openresearch.<wbr>institute/mailman/listinfo/<wbr>ground-station</a><br>
</div></div></blockquote></div><br><br clear="all"><div><br></div>-- <br><div class="gmail_signature" data-smartmail="gmail_signature"><div dir="ltr"><div><div dir="ltr"><div><div dir="ltr">Bruce Perens K6BP - CEO, Legal Engineering<br>Standards committee chair, license review committee member, co-founder, Open Source Initiative<div>President, Open Research Institute; Board Member, Fashion Freedom Initiative.<br></div></div></div></div></div></div></div>
</div>