Чи працюватиме смартфон на Марсі?

Ми постійно пишемо про дослідження Марса, і не так давно один з читачів поставив у коментарях, здавалося б, просте питання про те, а чи можуть там працювати звичайні смартфони? Трохи поміркувавши, ми в редакції зрозуміли, що відповісти на нього не так легко, тому що умовах 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 земного або 600 паскалів. Низький тиск може вплинути на смартфон кількома 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 перебування при низькому тиску протягом декількох годин знижує ємність приблизно на третину. Тож смартфон на Марсі доведеться заряджати частіше.

Ще один неочевидний наслідок низького тиску відноситься не до всіх смартфонів, а лише до деяких потужних і дорогих. У них для охолодження використовується не мідна смужка-тепловідведення, 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 гарячу область 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 обере для себе найсуворіші умови, тому за основу можна взяти місце 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 якраз відповідає температурним рекордам в Якутії.

Навряд чи майбутні колонізатори Марса висадяться під час рекордно низьких температур і зіткнуться з морозом близько _ 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 скомпенсує цей ефект.

Радіація

Найбільш непомітна з серйозних загроз на Марсі - це радіація. Завдяки атмосфері її рівень на поверхні Марса помітно нижчий, ніж у відкритому космосі, але приблизно втричі вищий, ніж на низькій навколоземній орбіті, наприклад, на МКС. Через це чіпи в смартфоні будуть постійно опромінюватися потоком високоенергетичних частинок, частина з яких будуть утворювати в них вторинні частинки, в результаті чого транзистори і комірки 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, помехостійкими 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 кубсатів, що працюють під управлінням смартфонів Nexus One і Nexus S, а також плат Arduino. Загалом проект був успішним і супутники змогли пропрацювати тиждень, надіславши фотографії з орбіти.

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 (детальніше про це можна дізнатися з нашого матеріалу «Зряча математика»), в тому числі і нейросетевим алгоритмом визначення об'єктів на сцені для виставлення балансу білого. Враховуючи необхідність кольорокорекції знімків з марсоходів, швидше за все ненавчені для такого завдання смартфони будуть зміщувати кольори 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.