電腦能不能在真空環境下運行?

2021-01-08 騰訊網

作者丨星辰大海路上的種花家

電腦能不能在真空環境下運行？

種花家也算是從事計算機行業工作的，對軟硬體也比較了解，差點被這個問題給搞懵了，不過想想卻是一個非常有趣的問題，直接給出答案吧，一般的電腦是難以在真空中長時間運行的，但改裝後的電腦完全沒有問題！

為什么正常電腦必須在大氣環境下運行？

大家可能很奇怪，電腦不需要呼吸為什麼要在一個大氣壓環境下運行？確實是這樣，電腦根本不要呼吸，但它卻需要散熱和一定的壓力環境，這主要和計算機的各個不見和工作原理導致的！一臺電腦大概有如下主要配件：

CPU 硬碟 內存

主板 顯卡 電源

風扇 光碟機（現在一般都取消了）

機箱一個鐵疙瘩我們就不說了！

正在被淘汰的硬體：光碟機

在這些配件中，CPU、顯卡、電源這些看起來似乎可以在真空中工作，但看起來似乎確實可以，但這些設備都必須要有一個散熱條件，如果熱量無法散發，用不了多久就死機了！散熱方式有三種：傳導、對流和輻射，沒有第四種了！

既然沒有空氣風冷不行，但很多朋友馬上就會指出，水冷不行嗎？其實水冷確實可以，對風扇要求降低，甚至可以取消，但問題是真空中沒有對流提供散熱，會成為一個非常嚴重的問題，必須要將對流為主的散熱改成輻射方式，比如加大散熱片，然後塗成黑色，方便散熱！

內存和主板不用風扇，可以真空下工作？其實遭遇的還是同樣的散熱問題，在地表的一個大氣下下，會自然形成對流，所以一些熱量散發比較小的南橋和北橋晶片，可以不裝散熱片（有的也會安裝），真空中輻射不足以代替對流，所以仍然會遭遇散熱問題！

主板和其它元器件能適應真空工作嗎？

真空氣壓幾近於零，所以像晶片、電感以及各種電阻和PCB板肯定是沒有問題的，問題最大的是電解電容，裡面含有電解液，我們都知道電容在工作時都會發熱，而在地表一個大氣壓下，電容的密封要求比在真空中要低得多，因為地表有每平方釐米/一千克的壓力維持，所以在真空下電容是很容易爆裂的（老主板上經常看到電容爆裂）

當然將其換成固態電容就沒有問題了，液態鋁電容介電材料為電解液，而固態電容的介電材料則為導電性高分子材料。因此換一換還是可以用滴！

硬碟能工作在真空下嗎？

當前使用的硬碟有兩種，一種是機械硬碟，另一種是SSD固態硬碟！前者機械硬碟無法工作在真空中，因為磁頭是利用空氣動力的方式懸浮在碟片上的！所以在真空中，磁頭會因為沒有「升力」砸在碟片表面，直接將碟片表面刮傷報廢！當然充氦氣密封的硬碟不受影響，但卻要保證不洩漏，因為壓力不一樣，密封要求也有差別！

機械硬碟內部結構

SSD硬碟使用的是存儲晶片，只要沒有電解電容，就不大會受到影響，不過從種花家拆機的經驗來看，表面並沒有大的電解電容，即使有也是貼片電容，這種電容大都是多層（積層，疊層）片式陶瓷電容器，因此它可以工作在真空中！

能工作在真空中，並不表示能在太空工作

基本上製造一臺在真空中工作的電腦並不難，但如果要製造一臺在太空中工作的電腦就有點難了，因為遭遇的最大麻煩不是真空，而是太空中的各種輻射，這些帶正電的質子能力超強，無數帶正電的質子吸附在設備上，輕則導致設備故障，重則設備擊穿導致報廢！

在太空環境中，電子器件中的數字和模擬集成電路的輻射效應一般分為總劑量效應（TID）、單粒子效應（SEE）和劑量率（ＤOES RATE）效應。

總劑量效應：由γ光子、質子和中子照射所引發的氧化層電荷陷阱或位移破壞，包括漏電流增加、MOSFET閾值漂移，以及雙極電晶體的增益衰減。

單粒子效應：高能粒子（質子、中子、α粒子和其他重離子）轟擊IC電子電路的敏感區引發的。在P-N結兩端產生電荷的單粒子效應，可引發軟誤差、電路閉鎖或元件燒毀。單粒子效應中的單粒子翻轉（SEU）效應會導致電路節點的邏輯狀態翻轉。

劑量率效應：由甚高速率的γ或Ｘ射線在極短時間內作用於電路，並在整個電路內產生光電流引發的，可導致閉鎖、燒毀和軌電壓坍塌等破壞。

上述情況都會導致晶片損毀！

所以一臺電腦如果要在太空中工作的話，必須要對晶片進行加固，而整機也同樣需要加固和屏蔽，否則電腦根本不要想在太空工作，幾個回合下來就藍屏死機給你看，再往後就直接無法開機了！很多朋友認為液晶可能無法工作，但據測試，液晶的手機在真空下還能正常運行！

-完-

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