日本研究工作者利用安装在工程试验卫星(ETS-V)上的CMOS SRAM器件获得了单粒子效应的在轨实测数据,ETS-V运行于地球静止轨道。该在轨测试获得了3年左右的单粒子锁定和单粒子翻转数据,也观测到了太阳耀斑对单粒子效应敏感性的影响,同时,对测定的单粒子翻转数据与海洋观测卫星1号(MOS-1,一颗中高轨道卫星)上携带的TIL SRAM的测试数据进行了比对分析。在对测试数据的处理中,利用泊松分布和极值理论(双指数分布)来进行分析,结果发现,在太阳最大年期间,单粒子事件数目会随之减少。
针对单粒子翻转SEU和单粒子锁定SEL,日本工程试验卫星ETS-V开展了在轨测量试验研究。1987年8月27日,日本国家空间开发局(NASDA)发射成功工程试验卫星ETS-V,在航天器上搭载有“技术数据采集设备”(TEDA),该设备主要用来获得研制航天器所必需的技术数据。TEDA包括有一个单粒子软错误监测器(RSM),该监测器主要针对64 Kbit CMOS静态存储器(NEC,jJPD4464D-20)开展单粒子翻转和单粒子锁定的检测。器件周围的屏蔽厚度等效于21.5 mm的铝材料厚度,仪器由日本开发局NASDA联合日本NIT研制成功,其实现的主要测试功能如下:①静态存储器中发生单粒子翻转的频度;②通过监测器件电流状态,实现单粒子锁定发生频度的测量;③测量硬错误引起的丧失存储功能的位数目;④电离总剂量效应的监测;⑤测量数据的遥测功能。
图4-59为采用工程试验卫星ETS-V搭载的单粒子软错误监测器测量的单粒子锁定数据,图中横坐标为时间(已过去的天数),纵坐标为发生单粒子锁定的次数。数据获取周期大约为180周的时间,从1987年11月22日开始,到1991年6月13日结束。值得提及的是,在此期间,发生了著名1989太阳耀斑爆发,时间跨度为1989年9月29日到10月19日。从测试数据图中可以看出,在太阳耀斑爆发期间,发生单粒子锁定的次数急剧增加。图4-60为在轨测试记录的翻转率随时间的变化情况(ETS-V),其坐标标示与图4-59类似。从图中可以看出,平时状态下,发生单粒子翻转的频度比发生单粒子锁定的频度低一些,单粒子翻转次数在太阳耀斑爆发期间也急剧增大。图4-61和图 4-62分别给出了太阳耀斑爆发期间测量记录的累计SEL和SEU数目。从图中可以看出,在10月20日这一天,单粒子锁定增加的数目最多。
图4-59 在轨测试记录的锁定率随时间的变化情况(ETS-V)
图4-60 在轨测试记录的翻转率随时间的变化情况(ETS-V)
图4-61 测量记录的累计SEL和SEU数目(Sep.29,1989)
大量在轨测试数据表明,单粒子效应与轨道环境有着密切的关系。表4-8给出了单粒子效应敏感性与轨道的关系。(www.xing528.com)
表4-8 单粒子效应敏感性与轨道的关系
图4-62 测量记录的累计SEL和SEU数目(Sep.29,1989)
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