Ruimtepartikels kunnen je smartphone laten crashen

Wanneer je computer of smartphone om onbekende redenen dienst weigert, zou het wel eens kunnen dat elektrisch geladen deeltjes uit de ruimte aan de basis van het probleem liggen. Het is de stelling van een recente studie uitgevoerd door Bharat Bhuva, professor elektrotechniek aan de Amerikaanse Vanderbilt University.

Belgische stemmachine

“Dit is een erg groot probleem, maar grotendeels onbekend bij de meeste mensen,” stelde Bhuva tijdens een presentatie van zijn onderzoeksresultaten. De professor opperde onder andere het vermoeden dat de ruimtepartikels een rol zouden hebben gespeeld bij een vliegtuigincident in 2008 tijdens een vlucht tussen Singapore en Perth, en een foutieve registratie van stemmen door een Belgische stemmachine in Schaarbeek in 2003. Beide werden voorzaakte door onverklaarbare glitches.

Partikelbotsing

Ruimtepartikels zijn het resultaat van het filteren van kosmische straling door onze atmosfeer; we worden elke seconde door miljoenen ervan geraakt. Tot nu toe zijn er geen schadelijke effecten vastgesteld van deze deeltjes op levende organismes op aarde, maar het is een ander verhaal voor machines met circuits. Een fractie van die ruimtepartikels zijn geladen met genoeg energie om een microcircuit te verstoren. Wanneer er een botsing plaatsvindt, kan een partikel afzonderlijke bits in een systeem aanpassen, wat in het jargon een single-event upset (SEU) wordt genoemd.

Bhuva deed in het kader van zijn onderzoek tests met diverse generaties van processors met transistors van 28, 20 en 16 nanometer. Hij stelde deze aan straling bloot in een labomgeving. De harde cijfers van het onderzoek zijn geheim, maar Bhuva schets wel de algemene teneur. Kleinere transistors hebben minder energie nodig, wat het risico verhoogt dat een geladen ruimtepartikel een bit kan veranderen. Kleinere transistors zijn moeilijker te raken, maar hun densiteit binnen een chip doet dat voordeel teniet. Algemeen kan gesteld worden dat het percentage van SEU’s gestegen is, ook omdat er gewoon zoveel toestellen in omloop zijn.

3 meter beton

Voor smartphones en pc’s stellen ruimtepartikels niet zo’n groot gevaar. Het ergste dat ze kunnen veroorzaken is een blauw scherm des doods. Het wordt wel gevaarlijk als het om cruciale systemen gaat, zoals het geval is bij het vliegtuig- en het stemincident dat Bhuva aanhaalt.

Het probleem op het niveau van de chip oplossen is niet meteen een optie. “Er is 3 meter beton nodig om geladen neutrons tegen te houden van het schokken van een circuit,” merkt de universiteit op. Wat men wel kan doen om de impact van SEU’s te verkleinen is het inbouwen van back-ups en redundantie in een systeem. Iets waar men in de meest sectoren al werk van maakt, al is bescherming tegen ruimtepartikels meestal niet de centrale drijfveer.