Mengoperasikan teknologi di luar angkasa bukanlah tugas yang mudah. Kondisi yang keras seperti radiasi intens dari semburan matahari dan sinar kosmik, suhu ekstrem, dan puing-puing yang beterbangan dapat merusak perangkat elektronik.

Salah satu ancaman paling serius adalah radiasi, yang dapat mengganggu chip komputer dan menyebabkannya tidak berfungsi—terutama di bagian chip yang menyimpan data.

Untuk mengatasinya, para insinyur menggunakan chip yang diperkeras radiasi (atau "rad-hard"), yang dirancang untuk tetap bekerja bahkan di lingkungan luar angkasa yang keras.

Sekarang, para peneliti di Universitas Carnegie Mellon, yang bekerja sama dengan Laboratorium Nasional Sandia, telah menciptakan jenis baru chip rad-hard yang tidak hanya lebih tahan terhadap radiasi, tetapi juga lebih kecil dan lebih efisien daripada desain saat ini.

Inovasi ini berfokus pada flip-flop, atau FF, salah satu blok penyusun paling umum di dalam sebuah chip.

FF menyimpan bit data dan sangat rentan terhadap radiasi. Sebagian besar chip di luar angkasa saat ini menggunakan desain FF yang lebih besar yang menghabiskan banyak ruang.

Namun, tim Carnegie Mellon berhasil mengecilkan ukuran komponen-komponen ini tanpa mengorbankan perlindungan terhadap radiasi.

“Karena FF ada di mana-mana dalam sebuah chip, mengurangi ukurannya memiliki dampak yang besar,” kata Ken Mai, seorang peneliti utama dalam proyek tersebut dan seorang ilmuwan sistem di departemen teknik listrik dan komputer universitas tersebut.

“Chip yang lebih kecil biaya pembuatannya lebih murah, menggunakan lebih sedikit energi, dan bekerja lebih cepat—manfaat yang sangat besar untuk misi luar angkasa yang setiap gram dan wattnya penting.”

Desain baru mereka pintar dalam kesederhanaannya. Alih-alih menggunakan metode yang biasa, yang membuat tiga salinan terpisah dari setiap FF untuk mencegah kesalahan (metode yang disebut redundansi modular rangkap tiga), desain mereka menggunakan kembali bagian-bagian dari satu FF dalam pengaturan yang unik.

Ini memberikan perlindungan radiasi yang sama—atau bahkan lebih baik—tanpa menghabiskan banyak ruang.

Meskipun masing-masing bagian dari FF baru tersebut tidak eksklusif untuk Carnegie Mellon, cara tim tersebut menggabungkannya adalah penemuan mereka sendiri.

Terobosan mereka diakui dengan Penghargaan Makalah Terbaik di Konferensi Desain, Otomasi, dan Uji di Eropa (DATE) di Lyon, Prancis.

Selanjutnya, para peneliti membangun prototipe sistem-pada-chip lengkap menggunakan teknologi ini.

Mereka berencana untuk menguji chip pada satelit kecil, yang disebut cubesat, yang akan diluncurkan ke luar angkasa pada tahun 2026 sebagai bagian dari kursus desain pesawat ruang angkasa yang dipimpin mahasiswa di Carnegie Mellon.

Kemajuan ini dapat membantu membuat elektronik ruang angkasa masa depan lebih ringkas, terjangkau, dan andal—kualitas penting untuk semakin banyaknya misi ruang angkasa di masa depan.