A cada segundo, 100.000 partículas chamadas raios cósmicos, que viajam quase à velocidade da luz, atingem cada metro quadrado da atmosfera terrestre.
Estes raios cósmicos, depois de atingirem a superfície terrestre, desencadeiam cascatas de partículas carregadas, que chovem sobre a superfície.
Quando estas partículas atingem os transístores de microchips, podem causar problemas e até provocar falhas no computador. Estas colisões de partículas são mais prováveis de ocorrer a altitudes mais elevadas.
À medida que os microchips se tornam cada vez mais omnipresentes e embalam transístores mais pequenos em espaços mais apertados, os engenheiros esperam que os raios cósmicos se tornem mais uma preocupação.
Algures no Universo, talvez há milhões de anos, uma estrela em explosão expulsou um protão — um de muitos — para fora do Cosmos. Chamamos a esta partícula, que viaja quase à velocidade da luz, um raio cósmico.
Durante anos, explodiu pelo espaço até que, por acaso, um planeta azul-esverdeado se atravessou no seu caminho. Para a partícula viajante, a atmosfera do nosso planeta era como um bloco de betão.
Bateu contra uma das muitas moléculas da nossa atmosfera, talvez azoto ou oxigénio, desencadeando a criação de outras partículas — piões, neutrões, muões, eletrões, e positrões — em cascata sobre a superfície do planeta.
Bombardeamento de raios cósmicos
A cada segundo, cerca de 100.000 raios cósmicos chocam com cada metro quadrado da atmosfera terrestre, mas apenas cerca de oito partículas por metro quadrado chegam à superfície. Esta chuva incessante constitui uma pequena porção da “radiação de fundo”, que ocorre naturalmente na Terra.
As partículas cosmicamente carregadas atingem quase tudo: nós, a nossa família, os nossos animais de estimação e, ocasionalmente, os transístores dos computadores, tablet, smartphones, ou outros dispositivos.
Quando este último evento ocorre, a partícula em excesso de velocidade pode “inverter” bits de dados armazenados na memória, provocando uma pequena falha de software ou mesmo uma falha do sistema em circunstâncias mais raras.
Estes “erros suaves“, como são chamados, não provocam nenhum dano duradouro no hardware, mas podem necessitar de uma reinicialização para corrigir.
O físico James F. Ziegler descobriu inicialmente este efeito dos raios cósmicos nos computadores em 1979. Juntamente com outros investigadores, estimaram que os erros suaves dos raios cósmicos ocorrem cerca de uma vez por mês, por cada 256 megabytes de memória dinâmica de acesso aleatório (DRAM) instalada. A maioria dos computadores modernos tem cerca de 30 vezes esta quantidade.
Ziegler e outros investigadores da IBM também notaram que certos lugares na Terra sofriam um bombardeamento cósmico de raios mais pesados.
Denver, por exemplo, está sujeita a chuvas quatro vezes mais intensas do que Nova Iorque, enquanto cidades no sul da Ásia são menos suscetíveis.
Esta variação está relacionada com dois fatores: a altitude de um lugar — quanto mais alto, menos protetora é a atmosfera — bem como a “rigidez” do campo geomagnético da Terra na área.
A altitude é, de longe, o maior fator. Enquanto um computador no subsolo pode não sofrer nenhum erro suave, um num avião pode sentir entre 10 a 300 vezes mais, dependendo da localização da aeronave na Terra.
Como as naves espaciais da NASA operam para além dos limites da atmosfera terrestre, há décadas que a agência espacial norte-americana tem consciência das falhas induzidas pelos raios cósmicos.
O Vaivém Espacial tinha quatro computadores para operar a navegação e o controlo da nave, por isso, se um sucumbisse a um grave erro suave, os outros manteriam tudo a funcionar normalmente.
Durante uma missão de vaivém de sete dias, os cientistas informáticos da NASA registaram cerca de 100 erros suaves. A maioria das operações espaciais da NASA utiliza agora computadores com chips endurecidos por radiação, que contêm transístores muito mais difíceis de inverter para os raios cósmicos. No entanto, acabam por funcionar mais lentamente.
À medida que os microchips se tornam mais omnipresentes e embalam transístores mais pequenos em espaços cada vez mais apertados, os engenheiros prevêem que os raios cósmicos se tornem mais uma preocupação para os designers de chips, colocando obstáculos tecnológicos que terão de ser ultrapassados.
Isto é especialmente vital para sistemas informáticos em aviões, por exemplo, onde uma falha sem sorte pode por em perigo centenas de vidas.
De acordo com Bharat Bhuva, professor de engenharia elétrica na Universidade de Vanderbilt, os fabricantes poderão eventualmente ter de adoptar a abordagem da NASA e a redundância do design nos seus produtos.
Para o resto de nós, a resposta para mitigar o risco dos raios cósmicos nos nossos computadores é a estratégia que já existe há décadas: Guardar constantemente o que quer que esteja a ser feito.
