Rayonnement cosmique / particules solaires / circuits électronique

[VE9MDB Matthieu]

Ce sujet pourrait en choquer plusieurs et traite de sujets délicats.

Bonjour,

Tous les scientifiques le disent et cela a été prouvé scientifiquement ; le champ magnétique protège contre les rayonnements cosmique et solaire.
Ma question se porte surtout sur un énoncé dont j'essaie de comprendre le "pourquoi", quoi que j'en connaisse un bout de réponse.

Est-ce vrai que les particules solaires (vent solaire) et le rayonnement cosmique rend inutilisable les circuits électronique ?  Et pour quelles raisons?
J'ai aussi lu quelque part (mais incertain où) que les bombes atomiques détruisent l'équipement électronique sur une distance de quelques dizaines de kilomètre de l'explosion.  Les seuls équipements qui apparement survivent sont les radios à tubes ...  légende ou réalité ?

Raison pourquoi "je crois" que le rayonnement cosmique et solaire détruisent les circuits électronique : ils inversent les polarités des pièces au césium à l'intérieur du composant électronique.   Mais peut-être suis-je dans l'erreur ?

Alors toute cette question nous apporte à un autre sujet :  le bombardement solaire sur la terre qui pourrait compromettre le fonctionnement normal des systèmes de communications et informatique.

Les scientifiques ont remarqués qu'au cours des dernières années il y a eu une fluctuation du champ magnétique terrestre. Or, il semble que la fluctuation soit influencée par le déplacement des pôles magnétique.  On sait aussi que les pôles terrestre se sont inversés à plusieurs reprises dans la vie de notre planète.  Or, l'inversion des polarités comporte une courte absence de champ magnétique terrestre avant, pendant et après le phénomène.  Pendant cet absence la terre peut et sera balayé par des rayons cosmiques et des particules solaires.

Ceci nous apportes aux propos d'un livre "la fin du monde en 2012" de Jean François Gosselin.  Ce livre mentionne également que le cycle solaire est d'une période de 11 ans et que le prochain cycle dépassera l'événement de 1859 en intensité de rayonnement. Il semble que le prochain "peak" du cycle solaire sera en 2012 (selon un physicien de renommé ....) et que cela apportera un certain lot de problèmes.

Citation du livre :

Le physicien solaire David Hathaway du Marshall Space Flight Center de la NASA explique ainsi le cycle solaire: «Il faut avoir conscience de ce que sont les taches solaires: il s'agit de l'extrémité de boucles enchevêtrées de champs magnétiques solaires générés par la dynamo interne du soleil et où la matière est soudainement réorganisée et refroidie. Une tache solaire typique se résorbe en quelques semaines, laissant place à un champ magnétique local plus faible.  Un mouvement de matière solaire plus froide, comme un tapis roulant, vient frôler la surface du soleil, emportant avec lui les champs magnétiques affaiblis.  Ces champs magnétiques sont entraînés dans les profondeurs du soleil à plus de 200 000 kilomètres (le diamètre total du soleil est de 1 400 000 kilomètres) et reviennent en surface sensiblement amplifiés pour créer de nouvelles taches plus explosives.»
Lorsque ce tapis roulant va vite, c'est que la quantité de champs magnétiques est en augmentation, et cela signifie que le prochain cycle de taches solaires, donc de tempêtes solaires, sera plus fort.
Et le tapis solaire a tourné très rapidement entre 1987 et 1996.  «Les vieux champs magnétiques solaires balayés durant toutes ces années réapparaîtront sous forme de gigantesques taches vers 2011 et 2012», continue Hathaway.

Des tempêtes solaires de grande intensité ont eu lieu dans le passé.  Une équipe de chercheurs a reconstitué grâce à d'anciennes données et à des archives de journaux, un scénario très proche de ce qui s'est produit au début de septembre 1859.  Ce fut probablement l'une des pires tempêtes depuis le début de notre ère. Presque simultanément, les réseaux télégraphiques d'Amérique du Nord et de l'Europe furent mis hors service et les gens purent observer des aurores boréales à des endroits où il n'y en avait jamai eu auparavant.  Le ciel nocturne de Rome, de la Havane et d'Hawaï s'est retrouvé illuminé comme on peut le voir dans le Grand Nord. Quelques jours auparavant, au cours d'une canicule d'une rare intensité, les observateurs avaient pu voir sur le soleil la formation de taches énormes.  De violentes éruptions au sein de ces taches avaient libéré soudainement des quantités d'énergie considérables.  Mais le premier jour de septembre (1859), une éruption surpassa tout ce qui avait été vu jusqu'alors.  Pendant quelques minutes, la quantité d'énergie éjectée fut le double des éjections les plus fortes.  Ce nuage de plasma aurait normalement dû prendre de deux à quatre jours pour atteindre le champ magnétique terrestre.  La force de cette éruption était si phénoménale que le nuage de particules fortement énergisées frappa la Terre en un peu moins de 18 heures.

On parle aussi dans ce livre de l'acalmie hors de l'ordinaire de 2007 où il y a eu de longues périodes sans aucune taches solaires.

L'autre phénomène qui inquiètent certains hypercroyant est que le calendrier maya s'arrête le 21 décembre 2012 et que cela coïnciderait avec une activité solaire extrême et qu'à cette date la terre bouclerait un cycle de rotation sur son axe longue de 26 000 ans.

Bref, sans être alarmiste, ma question se porte surtout aux répercussions solaires et cosmiques sur l'électronique.  Advenant une certaines intensité de rayonnement compromettant le fonctionnement normal de l'électronique, comment la radioamateur pourra t-elle continuée à déservir les besoins en matière de logistique et de support de communication d'urgence ?  Est-il possible de protéger l'équipement électronique et d'en assurer le fonctionnement adéquat advenant une attaque de particule d'électrons (comme une bombe atomique par exemple ..?)

Je crois que ce sont les seuls aspects appocalyptiques auxquels n'ont pas pensés la communauté radioamateur.  Comment la NASA protège t-elle ses équipements dans l'espace ?  (sachant tout de même que la majorité de leurs équipement se trouve à l'intérieur du bouclier magnétique terrestre) ?

Je ne suis pas un "illuminé" mais j'aime bien me poser des questions et faire travailler un peu les méninges sur les différentes possibilités naturelles. Comment réagirions nous ?

Bonne journée les gars Pour ceux que ca aura désespéré de lire ce message, y a toujours le petit "X" qui se trouve en haut à droite de votre écran

Note :  Si vous lisez ce genre de livre, prenez avec un grain de sel certains propos ...  je n'ai lu que deux chapîtres dans ce livres.

Référence : La fin du monde   21 décembre 2012  /  Jean François Gosselin  /  Édimag  / pages 83 - 87

[VE2VEQ Steve]

Est-il possible de protéger l'équipement électronique et d'en assurer le fonctionnement adéquat advenant une attaque de particule d'électrons (comme une bombe atomique par exemple ..?)  Je me suis déjà posé la même question... Mettre les équipements électroniques dans une cage de Faraday les protègeraient possiblement.

[VE9MDB Matthieu]

Une cage de faraday n'est-elle pas uniquement conçu pour protéger électriquement un objet ? C'est à dire vider vers le ground l'électricité qui pourrait s'y accumuler et ainsi éviter des différences de tensions énorme entre l'objet intérieur et extérieur?

Rappelle toi un détail :  les rayons cosmique, y a pas grand chose qui les arrêtes.  Même rester à l'intérieur d'un édifice ne les arrêtes pas. Elles traversent sans difficultés le bois et autre matériel.  Seul un blindage bien forcé les arrêtera  ou les dévieront (tel que utilisé sur la navette).

Mais si une cage de faraday peut arrêter les ondes radios  .. peut-être que ça peut influencer des particules solaires ?  En tout cas... peut-être que l'armée aurait meilleure réponse ; eux ils ont joués avec des bombes atomique dans leur temps libre !!

[VA2JOT Jacques]

La norme militaire Tempest est concue pour éliminer l'rradiation d'un champ électromagnétique par les équipements qui ouvre la porte à l'interception de l'intelligence. Elle prévoit aussi le durcisement (EMP hardening) les circuits contre les impulsions électromagnétiques destructrices provenant d'une explosion nucléaire. Le terme EMI/EMP Tempest hardened décrit bien le procédé.

Pour le bombardement de particules cosmiques, c'est le plus gros problème auquel fait face l'électronique de l'espace. Rien ne peut bloquer ces particules. C'est pourquoi la NASA exige que toutes les traces sur un "wafer" de silicone aient une largeur minimale afin d'éviter qu'une particule puisse sectionner une de ces traces au passage.

Ca limite sérieursement le recours aux super puces comme les DSP ou les ASP dernier cri dont les traces sont trop étroites pour survivre à l'impact d'une particule cosmique. Dans les cas ou il n'y a pas d'autre solution, ils ont recours à multiples puces redondantes à relève automatique ou encore à des puces au design plus vieux mais en ayant recours à plusieurs opérant en parallèle (processor arrays).

L'autre avantage des plus vieilles technologies de puces est qu'elles comportent moins de "surprises" (bogues pas encore documentés) et qu'elles sont beaucoup moins énergievore.

C'est pour ces raisons que des radiomodems de télémétrie low tech construits au Québec pour opérer sur la bonne vieille terre se sont retrouvés sur le premier système de radio mobile en opération sur la planète Mars.

[VE9MDB Matthieu]

Juste une petite précision ... les rayons X font partis des rayonnements cosmique et solaire.

Donc si je comprends le raisonnement de Jacques, c'est pas seulement une question de champ magnétique sur le circuit électronique mais que c'est plus une question de particules    Je ne suis pas certain de bien suivre.

En quoi les rayonnements solaire peuvent détruire un circuit électronique?   C'est pas clair
Comment les impulsions électromagnétique viennent à détruire un circuit électronique ?  Par quel procédé ?

[VA2JOT Jacques]

Les micro-météorites de l'espace profond qui apparaissent dès qu'on quitte la magnétosphère terrestre. Elles peuvent faire des trous dans les plaquettes de silicone (silicon wafers) ou se trouvent des milliers de jonctions semiconductrices. Si le trou est plus gros que la trace, bye bye circuit intégré. Y'a aussi les protons venant du soleil qui peuvent zapper à tout moment.

[VE9MDB Matthieu]

Alors ma question d'intérêt se porte sur les fameux protons... comment ils peuvent zapper un circuit électronique? (par quel processus?).
Seulement à titre informatif pour ceux que ça pourrait intéresser.

Quel genre de blindage peut-on utiliser pour protéger un circuit contre ce genre de rayonnement?
Est-ce qu'une cage à plomb ferait bien le travail?

[VA2JOT Jacques]

Matt,
        Je crois qu'un physicien serait la bonne personne pour répondre à ta question. Tout ce que je peux t'affirmer c'est que la NASA exige un minimum de largeur de trace pour résister aux micro-météorites, après quoi, ils imposent la philosophie de design soft-faillure/self-healing.

Je doute que tu puisse les convaincre d'utiliser le plomb, même si ca marchait, as-tu pensé la poussée additionelle requise pour monter dans l'espace un bidule avec toute son électronique encapsulé dans le plomb? Hors de question.

[VA2SCH Daniel]

C'est comme la production des Rayon X employé en radiologie un bombardement d'électron à haute vitesse d'une couche de molybdène (couche atomique instable)qui par l'arrachement d'un électron d'une couche interne de l'atome demande un réarrangements des couches et produit un rayonnement X.

Si des rayons cosmiques chargé en particule (neutron, proton, électron) frappe des circuits et provoque un arrachement des électrons des couches internes de l'atome ou plus grave un éclatement du noyau de l'atome, cela va détruire peu a peu les traces, l'autre des effets est que par la densité d'électron amené sur la trace cela peut affecter la valeur électrique de cette trace lors de la transmission d'un signal et fausser les données transmises, (bit a valeur I  au lieu de O ) d'ou la redondance des circuits à triple ou plus.

[VE9MDB Matthieu]

Bonjour Daniel,

Ton deuxième paragraphe vient apporter la réponse à toutes mes questionnements.

Donc sans un champ magnétique assez puissant, l'électronique ne pourrait pas exister puisqu'elle serait constamment détruite par des rayonnements d'électrons.

Merci pour vos réponses.

Matt