หากใครเคยดูคลิปการแข่งขัน Overclock CPU ซึ่งเป็นการขูดรีดประสิทธิภาพให้ CPU ทำงานได้รวดเร็วกว่าที่ผู้ผลิตตั้งค่าไว้ เราจะพบกับผู้เข้าแข่งขันเทไนโตรเจนเหลวเย็นจัดลงไปที่หน้ากระดองของ CPU เพื่อให้อุณหภูมิของ CPU เย็นจัดเพื่อให้สามารถ Overclock CPU ได้ตัวเลขค่า Clock ที่สูงขึ้น แต่หากใครเป็นสาย Overclock CPU เพื่อการแข่งขันจริง ๆ ก็จะรู้กันว่า CPU มันไม่สามารถที่จะเอาไปใส่ในช่องแช่แข็งจนเย็นแล้วมันจะทำงานได้ กลับกลายเป็นอุณหภูมิที่ต่ำทำให้ CPU ใช้งานไม่ได้ ซึ่งอุณหภูมิคือหนึ่งในปัจจัยที่สำคัญของ Semiconductor และการที่อุณหภูมิของคอมพิวเตอร์ที่เย็นจัดอย่างในอวกาศก็คือศัตรูตัวฉกาจของคอมพิวเตอร์ที่ทำให้หลาย ๆ ภารกิจต้องจบลง ซึ่งนี่นำไปสู่การที่ NASA พยายามออกแบบ Transistor ที่สามารถทำงานได้ในอุณหภูมิที่ต่ำเพื่อเปิดความเป็นไปได้ในการสำรวจดวงจันทร์น้ำแข็งที่เย็นจัดอย่าง Europa ของดาวพฤหัสบดี
ทำไม CPU ทำงานในที่เย็นไม่ได้
ในมุมมองของคนทั่วไปเรามักจะมีความเข้าใจว่ายิ่งคอมพิวเตอร์และ CPU ของเราเย็นเท่าไหร่ก็ยิ่งดีเท่านั้น ความเย็นมักถูกมองว่าเป็นปัจจัยบวกหลักต่อประสิทธิภาพการประมวลผล สาเหตุก็มาจากระบบป้องกันความเสียหายของ CPU ที่เรียกว่า Thermal Throttling ระบบจะทำการลดแรงดันไฟฟ้าและ Clock Speed เมื่ออุณหภูมิของ CPU สูงมากเกินขีดจำกัดที่ตัวชิปจะสามารถรับไหว เรียกว่า TJMax ซึ่งระบบนี้ใช้งานได้ดีมากสำหรับการทำงานทั่ว ๆ ไป แต่ก็มีใครหลาย ๆ คนที่ไม่ต้องการให้ระบบนี้ถูกเรียกใช้งานและเพื่อหลีกเลี่ยงที่ระบบนี้จะทำงานเหล่า Overclocker จึงเลือกที่จะสร้างสภาพแวดล้อมที่ CPU ทำงานให้เย็นจัดเพื่อยืดระยะเวลาที่จะร้อนให้นานที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ อีกทั้งยังลดความต้านทานไฟฟ้าในลายวงจร ส่งผลดีต่อภาคจ่ายไฟ ยิ่งทำให้เกิดความร้อนในระบบที่น้อยลงไปอีก นั้นทำให้เราเห็นภาพของ Overclocker เอาไนโตรเจนเหลวมาเทใส่ CPU โดยตรงเพื่อให้ CPU เย็นจัดและลากให้ Clockspeed ของ CPU พุ่งทะลุ 10 GHz จากพื้นฐานที่อาจจะแค่ 3-5 GHz
แต่กลับกันความรู้หนึ่งที่เหล่า Overclocker จะพูดกันคือการ Overclock ด้วยไนโตรเจนเหลวมันไม่ใช่เรื่องที่ง่าย ไม่ใช่ว่าสัก ๆ แต่ว่าเทลงไปมันจะใช้งานได้ เพราะหากคุณเทไนโตรเจนเหลวลงไปบน CPU มากเกินไป CPU ของคุณมันจะดับไปโดยทันที สาเหตุที่ CPU ดับนั้นมาจาก Carrier Freeze-out หรือปรากฏการณ์ที่ Transistor เย็นเกินไปจนหมดสภาพของการเป็น Semiconductor
การที่ Silicon จะอยู่ในสถานะที่เป็น Semiconductor นั้นต้องอาศัยอุณหภูมิที่มากพอจะทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ออกจากอะตอมหลักเดิมของมันได้ (Thermal Ionization Energy) โดยอุณหภูมิที่อิเล็กตรอนจะออกมาจาก Orbit ของ Silicon ได้นั้นอยู่ที่สูงกว่า -150 องศาเซลเซียส (123 เคลวิน) หากอุณหภูมิต่ำกว่านั้นอิเล็กตรอนจะไม่มีพลังงานมากพอที่จะหลุดออกจาก Orbit ได้และทำให้ Silicon ที่เป็นธาตุที่มีคุณสมบัติของ Semiconductor กลายสภาพเป็นเพียงฉนวนไฟฟ้าธรรมดา
และปรากฏการณ์ก็สามารถอธิบายได้ว่าทำไม Overclocker ถึงไม่สามารถเทไนโตรเจนเหลวลงไปในปริมาณมากในคราวเดียวได้ เพราะไนโตรเจนเหลวมีอุณหภูมิอยู่ที่ -196 องศาเซลเซียสซึ่งต่ำกว่าอุณหภูมิที่อิเล็กตรอนของ silicon จะสามารถหลุดออกจาก Orbit และที่สำคัญอุณหภูมิและการแลกเปลี่ยนอุณหภูมินั้นไม่ได้น่ากลัวเท่ากับการเดือด เพราะเมื่อไนโตรเจนเหลวสัมผัสกับพื้นผิวกระดอง CPU มันจะเดือดในทันที และกระบวนการเดือดจะดึงอุณหภูมิของ CPU ออกอย่างรวดเร็วและทำให้อุณหภูมิของ CPU ต่ำกว่า -196 องศาเซลเซียสอีก เหล่า Overclocker จึงต้องพยายามหาทางปรับค่าแรงดันไฟของชิปให้สูงกว่าค่าปกติเป็นพิเศษเพื่อให้แรงดันไฟชนะอุณหภูมิที่ต่ำ
การที่อุณหภูมิของ CPU ที่เย็นเกินไปนอกจากจะเกิดปรากฏการณ์ Carrier Freeze-out แล้วยังทำให้เกิดปัญหาอื่น ๆ มากมายได้ทั้ง Threshold Voltage, Timing & Clock skew หรือแม้แต่ Mechanical Stress ที่ทำให้เนื้อวัสดุ PCB และ Insulator film เกิดความเครียดจากอุณหภูมิและอาจจะเกิด Micro-cracking ที่ลายวงจรที่นำไปสู่การล้มเหลวของแผงวงจรได้
ซึ่งในคอมพิวเตอร์หนึ่งเครื่องมันไม่ได้มีแค่ Semiconductor IC หรือ Resistor มันยังมี Capacitor อยู่ภายในด้วย ซึ่ง Capacitor ที่ใช้ในภาคจ่ายไฟของคอมพิวเตอร์หรือ Main Board นั้นหลาย ๆ ตัวเป็น Capacitor ประเภท Electrolytic ที่อาศัยของเหลวในการเก็บประจุไฟฟ้าไว้ข้างใน ซึ่งเมื่อเราบอกว่าเป็นของเหลวแปลว่าหากอุณหภูมิของมันเย็นตัวลง มันจะแข็งเป็นน้ำแข็ง โดยอุณหภูมิที่ Electrolytic จะแข็งอยู่ที่ -40 องศาเซลเซียส ก็คืออีกหนึ่งเหตุผลที่ทำให้อุปกรณ์ Customer Grade ไม่สามารถใช้งานในพื้นที่อุณหภูมิที่ต่ำได้ อุปกรณ์ระดับ Military Grade หรือ Space Grade จึงเลือกที่จะหลีกเลี่ยง Electrolytic Capacitor หรือใช้ Electrolytic ประเภทพิเศษที่ใช้สารน้ำทนต่อความหนาวเย็น -50 ถึง -80 องศาเซลเซียส แต่ก็ยากที่จะนำไปใช้ในอวกาศที่อุณหภูมิแกว่งไปมาได้อยู่ดี
ยานอวกาศเอาตัวรอดจากอุณหภูมิของอวกาศอย่างไร
เมื่อเราพิจารณาสภาพแวดล้อมภายนอกโลก เราจะพบว่าอวกาศคือพื้นที่ที่โหดร้ายอย่างยิ่ง มันคือสภาวะสุดขั้วที่ร้อนจัดและหนาวเย็นได้ในช่วงเวลาเดียวกัน ดังที่เราทราบกันดีว่าคอมพิวเตอร์พื้นฐาน Silicon จะสูญเสียความสามารถในการทำงานเมื่ออุณหภูมิลดต่ำกว่า -150 องศาเซลเซียส ดังนั้น การออกแบบดาวเทียมและยานอวกาศตั้งแต่วงโคจรใกล้โลกไปจนถึงภารกิจในห้วงอวกาศลึก จึงต้องมีหัวใจสำคัญคือการป้องกันไม่ให้อุณหภูมิของระบบประมวลผลดิ่งลงไปกว่าเส้นตายดังกล่าว
สำหรับดาวเทียมที่มีวงโคจรอยู่ในระดับ Low Earth Orbit ความสูงประมาณ 160 ถึง 2,000 กิโลเมตร ดาวเทียมที่โคจรในระดบัความสูงนี้ยังไม่ได้เผชิญกับความหนาวเย็นที่รุนแรงเท่ากับยานที่ออกเดินทางสำรวจห้วงอวกาศลึกหรือยานสำรวจดวงจันทร์ ดาวเทียมในระดับวงโคจรนี้ยังไม่ต้องเผชิญกับความหนาวเย็นที่รุนแรงเท่ากับในอวกาศลึกหรือบนพื้นผิวดวงจันทร์ เนื่องจากยังคงได้รับพลังงานความร้อนจากการแผ่รังสีของโลก (Earth Radiation) ช่วยประคับประคองไว้ ด้วยเหตุนี้เราจึงมักไม่ค่อยพบการติดตั้ง Space Blanket หรือระบบ Heater ขนาดใหญ่ในดาวเทียมกลุ่มนี้ เพราะสภาพแวดล้อมถือว่าปลอดภัยเพียงพอต่อการทำงานของคอมพิวเตอร์ แต่อย่างไรก็ตาม จุดที่น่ากังวลคือช่วงเวลา “ด้านมืด” ของวงโคจร ซึ่งอุณหภูมิสามารถลดต่ำลงเกินกว่า -150 องศาเซลเซียส จนอาจทำให้คอมพิวเตอร์เสียหายอย่างถาวร แต่ถึงอย่างนั้นเนื่องจากคาบการโคจรในเงามืดของโลกนั้นสั้นเพียงประมาณ 45 นาที (จากการโคจรครบรอบ 90 นาที) ระยะเวลาที่สั้นนี้มวลของดาวเทียมยังสามารถกักเก็บพลังงานความร้อนไว้ได้ คอมพิวเตอร์ของยานก็จะยังคงทำงานได้อยู่เช่นเดียวกัน
แต่ดาวเทียมที่อยู่ไกลออกจาก LEO ไปนั้นจะใช้การออกแบบอย่างดาวเทียม LEO ไม่ได้เนื่องจากเมื่อไกลออกไป พลังงานการแผ่รังสีความร้อนของโลกนั้นไม่เพียงพอต่อการคงอุณหภูมิของดาวเทียม ดาวเทียมที่อยู่ห่างออกไปนั้นอย่างวงโคจร Geostationary Orbit (GEO) อุณหภูมิในด้านมืดอาจดิ่งลึกลงไปถึง -270 องศาเซลเซียส การแก้ไขปัญหานี้จึงต้องอาศัยทั้ง Space Blanket และระบบ Heater เข้ามาช่วยจัดการ
Space Blanket หรือที่เรียกว่า Multi-Layer Insulation (MLI) คือแผ่นวัสดุที่ออกแบบมาเพื่อป้องกันการแผ่รังสีความร้อนโดยเฉพาะ ภายในประกอบด้วยแผ่นฟิล์มโพลีเมอร์น้ำหนักเบาอย่าง Mylar (BoPET) หรือ Kapton เคลือบผิวด้วยวัสดุสะท้อนแสง เช่น อะลูมิเนียมหรือทองคำ นำมาวางซ้อนทับกันหลายสิบชั้นโดยมีช่องว่างระหว่างชั้นเพื่อทำหน้าที่เป็นฉนวนป้องกันการนำความร้อน
นอกจากคุณประโยชน์ในการรักษาอุณหภูมิแล้ว MLI ยังทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันชั้นนอก (Whipple Shield) เพื่อลดทอนพลังงานของเศษหินหรือขยะอวกาศขนาดเล็กก่อนที่จะพุ่งชนตัวยาน ช่วยลดความเสี่ยงในการสูญเสียยานจากอุบัติเหตุในอวกาศได้อีกทางหนึ่ง
อีกหนึ่งเทคนิคที่ประสบความสำเร็จอย่างมากในยุคบุกเบิกคือการหมุนตัวของยานอวกาศที่เรียกว่า “Barbecue Roll” ซึ่งพบได้ในยานที่ใช้ปรัชญาแบบ Pioneer ยานจะทำการหมุนรอบตัวเองช้า ๆ เพื่อให้แสงอาทิตย์ตกกระทบทุกด้านอย่างเท่าเทียม เปรียบเสมือนการหมุนย่างอาหารบนเตา เพื่อป้องกันไม่ให้ฝั่งที่ติดตั้งคอมพิวเตอร์ต้องเผชิญกับความมืดและความเย็นจัดนานเกินไป
แต่สำหรับภารกิจที่ต้องเดินทางไปยังสถานที่ที่แสงอาทิตย์และความอบอุ่นจากโลกเข้าไม่ถึง วิศวกรจำเป็นต้องติดตั้งระบบ Heater ภายในตัวยานเข้าไปด้วยเพื่อรักษาอุณหภูมิของระบบคอมพิวเตอร์ให้คงที่ ซึ่งแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก คือ Passive Heater กับ Active Heater
Heater ที่ทำงานแบบ Passive โดยไม่ใช้ไฟฟ้านั้นอย่างเช่น Radioisotope Heater Unit (RHU) เป็น Heater ขนาดเล็กที่ภายในบรรจุ Plutonium-238 ขนาดเล็กไว้ภายใน ซึ่งจะคายความร้อนออกมาเองตามธรรมชาติจากการสลายตัวทางนิวเคลียร์ ความร้อนนี้จะถูกนำทางไปยังคอมพิวเตอร์และเซนเซอร์โดยตรงเพื่อรักษาระดับอุณหภูมิโดยไม่ใช้พลังงานไฟฟ้า ซึ่งยานที่มีการติดตั้งก็อย่างเช่น Mars Exploration Rover เพื่อรักษาอุณหภูมิของคอมพิวเตอร์ในเวลากลางคืนได้โดยไม่ต้องเปิด Heater อีกหนึ่งอย่างคือ Active heater ระบบฮีตเตอร์ไฟฟ้าที่ทำหน้าที่สร้างความร้อนโดยตรง พบได้ในดาวเทียมและกล้องโทรทรรศน์ส่วนใหญ่ที่ปฏิบัติงานในห้วงอวกาศลึก
จะเห็นว่าจริง ๆ เรามีระบบในการทำความร้อนและรักษาอุณหภูมิของคอมพิวเตอร์ภายในยานอวกาศที่เยอะมาก แต่ถึงอย่างนั้นคอมพิวเตอร์ของยานอวกาศก็ยังคงทำงานในอุณหภูมิที่ต่ำมากอยู่ดี อาจจะทำงานเหนืออุณหภูมิเส้นตายของซิลิกอนแค่ไม่กี่องศาเท่านั้น เหตุผลก็เป็นเพราะว่า ทุกกรัมของมวลและทุกวัตต์ของพลังงานภายในยานอวกาศนั้นมีค่ามหาศาล การสิ้นเปลืองไฟฟ้าไปกับการสร้างความร้อนที่เกินจำเป็นจึงเป็นเรื่องที่ไม่คุ้มค่า คอมพิวเตอร์ของยานอวกาศแม้จะถูกทะนุถนอมมากแค่ไหนแต่ถึงอย่างนั้นมันก็ไม่ได้อุ่นเหมือนกับคอมพิวเตอร์ที่เราใช้งานในอุณหภูมิห้องซึ่งนี่คือที่มาของงานวิจัย NASA ที่พยายามหาทางพัฒนาคอมพิวเตอร์ที่จะทนต่อความหนาวเย็นได้มากกว่าเดิม
เมื่อ NASA ต้องการสร้างคอมพิวเตอร์ที่ทนต่อความหนาวเย็น
ในปัจจุบัน เรายังไม่สามารถสร้างคอมพิวเตอร์จากวัสดุพื้นฐานทางฟิสิกส์อื่นนอกเหนือจากซิลิกอน (Silicon) ได้ แม้จะมีสารกึ่งตัวนำชนิดอื่นที่มีอุณหภูมิการทำงานต่ำกว่า เช่น แกลเลียมไนไตรด์ (GaN) แต่สถาปัตยกรรมของหน่วยประมวลผลกลาง (CPU) ทั้งหมดล้วนมีรากฐานมาจากซิลิกอน ซึ่งอยากที่เราทราบกันไปในบทความแล้วถึงปัญหาของฟิสิกส์ที่มันเป็นและส่งผลให้เราต้องออกแบบระบบเพื่อปรับเปลี่ยนสภาพแวดล้อมรอบตัวคอมพิวเตอร์ให้เอื้อต่อการทำงานแทน
อย่างไรก็ตาม ระบบทำความร้อนและฉนวนกันความร้อนที่ใช้งานอยู่ในปัจจุบันนั้น ขาดประสิทธิภาพในเชิงความคุ้มค่า เนื่องจากเป็นระบบที่กินพื้นที่และมีมวลมาก อีกทั้งจุดที่สำคัญที่สุดคือ หากระบบรักษาอุณหภูมิเหล่านี้ล้มเหลว มันจะนำมาซึ่งความสูญเสียของภารกิจ เช่นเดียวกับกรณีของยาน Opportunity บนดาวอังคาร ที่ต้องยุติการทำงานลงเพียงเพราะอุณหภูมิของระบบลดต่ำเกินไปจนเกินขีดจำกัด
ในอนาคตอันใกล้ ภารกิจสำรวจอวกาศจะทวีความท้าทายมากยิ่งขึ้น ยานอวกาศจะต้องเดินทางไปยังสถานที่ที่หนาวเย็นสุดขั้ว ไม่ว่าจะเป็นดวงจันทร์น้ำแข็ง Europa, ดวงจันทร์ Titan หรือแม้แต่ดาวยูเรนัสและเนปจูน โดยเฉพาะในกรณีของดวงจันทร์ยูโรปา ยานสำรวจใต้น้ำจำเป็นต้องมีชิ้นส่วนภายในขนาดเล็กมาก ซึ่งข้อจำกัดด้านความจุแบตเตอรี่ทำให้ไม่สามารถติดตั้งระบบทำความร้อนขนาดใหญ่ได้ แนวทางของ NASA ในปัจจุบันจึงเปลี่ยนเป็นการพัฒนาทรานซิสเตอร์ให้สามารถทนต่ออุณหภูมิระดับ -180 องศาเซลเซียส ได้โดยตรง
ตัวอย่างโครงการที่มีการศึกษาแล้วก็เช่น BRUIE ยานสำรวจใต้น้ำแข็ง ในมหาสมุทรของดวงจันทร์ยูโรปา
นี่คือที่มาของโครงการ COLDTech ซึ่งมุ่งพัฒนาทรานซิสเตอร์แบบ Silicon-Germanium (SiGe) ให้สามารถทำงานในสภาพแวดล้อมสุดขั้วภายใต้อุณหภูมิ -180 องศาเซลเซียส พร้อมกับการทนต่อรังสีสูงถึง 5 Mrad (5 ล้าน rad) งานวิจัยนี้เป็นการต่อยอดจากโครงการ Integrated SiGe Electronics for Extreme Environments ในปี 2006 ที่เคยสาธิตเทคโนโลยี SiGe บนโจทย์ของดวงจันทร์ ซึ่งในขณะนั้นรองรับรังสีได้ 100 krad (1 แสน rad) หมายความว่าโครงการ COLDTech ในปัจจุบัน กำลังเผชิญกับโจทย์ที่รุนแรงกว่าเดิมถึง 50 เท่า
วัตถุประสงค์ของโครงการนี้ที่ NASA เล่าไว้ใน Developing Robust Electronics That Can Withstand Harsh Conditions on Cold Planetary Bodies คือการผลักดันขีดความสามารถของเทคโนโลยี SiGe เพื่อเตรียมความพร้อมสำหรับการสำรวจมหาสมุทรใต้ชั้นน้ำแข็งของดวงจันทร์ยูโรปา ซึ่งมีระดับความเข้มของรังสีสูงกว่าบนพื้นผิวมาก ทีมวิจัยได้ศึกษาโครงสร้างแบบ SiGe BiCMOS ซึ่งเป็นการรวมทรานซิสเตอร์ SiGe และ CMOS ไว้บนชิปเดียวกัน เพื่อดึงข้อดีของ CMOS ที่มีความหนาแน่นของ Logic Gate สูงกว่ามาใช้งาน
อย่างไรก็ตาม ความหนาแน่นที่สูงขึ้นของ CMOS ต้องแลกมาด้วยความเปราะบางต่อรังสี ทีมวิจัยจึงใช้ข้อได้เปรียบของ SiGe มาเป็นจุด Trade-off เพราะหากจะทำให้ CMOS ทนรังสีได้เท่ากับ SiGe จะต้องออกแบบโครงสร้างให้ใหญ่ขึ้นจนกินพื้นที่มหาศาล ในขณะที่ SiGe มีขนาดเล็กกว่า ทนรังสีได้ดีกว่า และไม่จำเป็นต้องใช้กระบวนการ Lithography ที่ยุ่งยากและราคาแพง โดยเทคโนโลยีที่ใช้ในงานวิจัยนี้อยู่ที่ระดับ 90nm ที่เพียงพอกับการใช้งานและสามารถทำงานที่ความเร็วระดับหลาย GHz ด้วยพลังงานที่ต่ำมาก (< 100µW) เพียงพอสำหรับการใช้งานในโลกมหาสมุทร และยังสามารถทำงานร่วมกับ FPGA ตระกูล Virtex ของ Xilinx ได้อีกด้วย
ปัจจุบัน ทีมวิจัยประสบความสำเร็จในการพัฒนา ระบบสื่อสารความถี่วิทยุ SiGe RF (X-band: 8-12 GHz) ที่ประหยัดพลังงานและมีขนาดเล็กกว่า 10 ตารางมิลลิเมตร ซึ่งสามารถส่งสัญญาณวิทยุที่อุณหภูมิ -180 องศาเซลเซียส ท่ามกลางรังสี 5 Mrad ได้อย่างสมบูรณ์ นับเป็นสภาพแวดล้อมที่ไม่เคยมีชิปตัวไหนทำสำเร็จมาก่อน หากเป็นอุปกรณ์ทั่วไปจะต้องทำงานอยู่ภายในกล่องรักษาอุณหภูมิและป้องกันรังสีที่หนาแน่นเท่านั้น
นวัตกรรม SiGe จึงเปรียบเสมือนจุดเปลี่ยนสำคัญของคอมพิวเตอร์อวกาศ ด้วยคุณสมบัติที่ผ่านมาตรฐานระดับรังสีของดวงจันทร์ยูโรปาได้แล้ว ทำให้เราสามารถนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้ในสภาพแวดล้อมที่หนาวจัดแต่มีรังสีปานกลางอย่างดวงจันทร์ได้ทันทีโดยแทบไม่ต้องมีระบบสนับสนุนเพิ่มเติม ซึ่งจะช่วยเพิ่มขีดความสามารถของโครงสร้างพื้นฐาน เช่น เซนเซอร์เรดาร์และระบบสื่อสารที่สามารถติดตั้งบนแขนของรถโรเวอร์เพื่อทำงานในช่วงกลางคืน หรือปฏิบัติงานใน Permanently Shadowed Craters บนดวงจันทร์ ได้อย่างอิสระ พร้อมทั้งลดภาระการใช้พลังงานเพื่อทำความร้อนลงอย่างมหาศาล
เอาเข้าจริงการเปลี่ยนแปลงวิธีการคิดจากการที่เราต้องปกป้องคอมพิวเตอร์จากสภาพแวดล้อมที่เลวร้ายด้วยการห่อฉนวนและสร้างสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมเพื่อให้ระบบสามารถทำงานได้ซึ่งการสร้างสภาพแวดล้อมเช่นนั้นเป็นข้อจำกัดที่สร้างจุดบกพร่องที่ใหญ่มากนั้นคือหากระบบเหล่านี้ไม่ทำงาน คอมพิวเตอร์หลักของยานอวกาศก็จะไม่ทำงานนำไปสู่ความล้มเหลวของภารกิจ การที่เราออกแบบคอมพิวเตอร์ที่เป็นหัวใจสำคัญของยานให้ทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่หนาวเย็นและโหดร้ายได้มากขึ้นนับว่าเป็นสิ่งที่จะเปิดประตูสู่ภารกิจที่เคยเป็นไปไม่ได้ในอดีต ที่พาฝันของเราใกล้ความจริงมากยิ่งขึ้นสำหรับการจะลงไปสำรวจใต้มหาสมุทรของดวงจันทร์ยูโรปาหรือการสร้างฐานที่มั่นถาวรของมนุษย์ในเงามืดอันยาวนานของดวงจันทร์ โดยไม่ต้องกังวลว่าในช่วงเวลาวิกฤตระบบต่าง ๆ จะไม่สามารถทำงานได้เพียงเพราะอยู่ในช่วงเวลากลางคืนอันหนาวเหน็บเท่านั้น
ในท้ายที่สุด นวัตกรรม SiGe จึงไม่ใช่แค่เรื่องของโครงสร้างซิลิกอนแบบใหม่ที่ทนทานต่อการทำงานในอุณหภูมิที่เย็นจัดและทนทานต่อรังสีได้มากขึ้น แต่เป็นสัญลักษณ์ของความพยายามของมนุษย์ที่ต้องการก้าวไปข้างหน้าที่ไม่ว่าสิ่งที่เกิดขึ้นจะยากลำบากแค่ไหน มนุษย์ก็จะยังก้าวต่อไปพร้อมกับวิธีใหม่ ๆ เสมอ
เรียบเรียงโดย ทีมงาน Spaceth.co
