Як буде працювати смартфон на Марсі?

Ми постійно пишемо про дослідження Марса, і не так давно один з читачів задав в коментарях, здавалося б, просте запитання про те, а чи можуть там працювати звичайні смартфони? Трохи поміркувавши, ми в редакції зрозуміли, що відповісти на нього не так легко, тому що умови на сусідній планеті відрізняються від земних занадто сильно. Але ми спробуємо.

Низький тиск

Один з головних параметрів, за якими Земля відрізняється взагалі від більшості космічних тіл - це атмосферний тиск. На Марсі воно не нульове, оскільки у нього є помітна атмосфера, але все ж набагато нижче звичного для нас: приблизно 0,6 відсотка від земної або 600 паскалів. Низький тиск може вплинути на смартфон декількома способами.

Деякі з факторів досить очевидні, але не критичні. Наприклад, при низькій щільності повітря мікрофон і динамік, ймовірно, продовжать працювати, але приймати і відтворювати звуки вони будуть неефективно - тобто звучати динамік буде тихіше.

Але тиск може впливати і на критичні компоненти, такі як акумулятор. У 2012 році NASA провело випробування літій-іонних акумуляторів в умовах низького тиску, і одним з «піддослідних» виявився акумулятор від iPad, який не сильно відрізняється від акумуляторів смартфонів. З'ясувалося, що він здувається, і хоча після підвищення тиску повертається в нормальний стан, але знаходження при низькому тиску протягом декількох годин знижує ємність приблизно на третину. Так що смартфон на Марсі доведеться заряджати частіше.

Випробування літій-іонного акумулятора iPad при зниженому тиску. Умови на першому графіку приблизно відповідають марсіанській атмосфері.

Ще одне неочевидний наслідок низького тиску відноситься не до всіх смартфонів, а лише до деяких потужних і дорогих. У них для охолодження використовується не мідна смужка-тепловідвід, а герметична парова камера у вигляді трубки або товстої прямокутної пластини (як тут). Всередині трубки знаходиться невеликий об'єм води або іншої рідини. Коли процесор піддається інтенсивному обчислювальному навантаженню, він виділяє багато тепла і віддає його частину трубці, рідина випаровується і переходить в інші частини камери, де охолоджується і конденсується.

Часто в таких трубках використовується знижений тиск, що дозволяє знизити температуру кипіння. Крім того, на стінках всередині є дрібні структури, між якими сконденсована вода повертається назад у гаряче місце завдяки капілярному ефекту. Знижений тиск на Марсі навряд чи розірве трубку, але може помітно змінити її температурний режим роботи і ефективність.

Не така вже низька температура

Марс також відрізняється від Землі низькою температурою. Як і на Землі, вона сильно відрізняється між полюсами і екватором, але навряд чи майбутня експедиція вибере для себе найсуворіші умови, тому за основу можна взяти розташування близьке до екватора, де зараз працює марсохід «К'юріосіті». За час своєї роботи він реєстрував температури від +6 до -68 градусів Цельсія, що цілком відповідає температурам на Землі: нижнє значення як раз відповідає температурним рекордів в Якутії.

Навряд чи майбутні колонізатори Марсу висадяться під час рекордно низьких температур і зіткнуться з морозом до -70 градусів. При більш високій температурі сучасні смартфони цілком здатні працювати, як вони роблять це в Сибіру, ​​але будуть стикатися з проблемами - в основному, з акумулятором. При зниженні температури внутрішній опір в літій-іонному акумуляторі зростає, і якщо процесор запросить високий струм, акумулятор може просто не впоратися з навантаженням, через що смартфон вимкнеться. З тієї ж причини Apple кілька років тому почала навмисно занижувати потужність iPhone зі старими акумуляторами.

З іншого боку, через низьку щільність марсіанської атмосфери вона буде повільніше відводити тепло від смартфона за рахунок конвекції, і тим самим частково компенсує цей ефект.

Радіація

Сама непомітна з серйозних загроз на Марсі - це радіація. Завдяки атмосфері її рівень на поверхні Марса помітно нижче, ніж у відкритому космосі, але приблизно в три рази вище, ніж на низькій навколоземній орбіті, наприклад, на МКС. Через це чіпи в смартфоні будуть постійно опромінюватись потоком високоенергетичних частинок, частина з яких будуть утворювати в них вторинні частки, в результаті чого транзистори і осередки пам'яті можуть змінювати свої параметри і викликати збої.

Зазвичай для захисту від цих ефектів використовуються радіаційно-стійкі схеми з посиленою ізоляцією транзисторів і зміненою структурою мікросхеми, а також програмними захистами, наприклад, перешкодостійкими кодами. У смартфонах використовуються звичайні чіпи, тому вони безумовно більш сприйнятливі до радіації і можуть вийти з ладу. Але це не означає, що пристрій вийде з ладу відразу ж після виходу з космічного корабля (проблему транспортування до Марса в потоці космічного випромінювання ми тактовно опустимо).

Це доводить як мінімум проект PhoneSat, в рамках якого NASA відправило на орбіту кілька кубсатов, що працюють під управлінням смартфонів Nesus One і Nesus S, а також плат Arduino. В цілому проект був успішним і супутники змогли опрацювати тиждень, надіславши фотографії з орбіти.

Знімки з супутника PhoneSat, зроблені на смартфон

Камера

Але навіть якщо у вашому смартфоні буде встановлена ​​хороша камера, і він зможе працювати на Марсі, отримати такі ж фотографії, як на Землі не вийде. По-перше, радіація, якщо і не зламає процесор, напевно залишить яскраві сліди на матриці камери. По-друге, в останні роки виробники стали доповнювати камери великою кількістю алгоритмів, в тому числі і нейромережевим алгоритмом визначення об'єктів на сцені для виставлення балансу білого. З огляду на необхідність корекції знімків з марсоходів, швидше за все ненавчені для такого завдання смартфони будуть зміщувати кольору в бік знайомих їм земних пейзажів.

А якщо мороз, тиск і радіація не зіпсують ваш смартфон, можливо його виб'є у вас з рук марсіанський пиловий демон.

mars4

NASA JPL

 

Повiдомлення на форумi

03 December 2020