这就是我要做的！关于这个主题已经写了很多很多优秀的书籍，但作为一个简短的项目符号列表，特别关注嵌入式系统的空间使用：

• 总的来说，我们使用了许多高可靠性设计实践，这些实践是从国防、航空甚至汽车（制动控制器、ABS）中积累的数十年的艰苦教训。这包括容错方法（n 冗余、故障安全等）、软件和硬件的严格分析和质量控制，以及遵守有关该主题的许多标准。（如果您为传统的空间环境）。

• 特别是对于电子产品，电离辐射和地球磁层的缺乏是最大的问题。由于过于简单化，我们可以分为两类：总电离剂量 (TID)和单事件效应。两者都有缓解措施，包括在专用硬件上投入大量资金，以及可以以更便宜的方式充分缓解影响的聪明的软件/设计解决方案。

• TID 正是它听起来的样子——随着时间的推移，你会积累电离辐射造成的损害，最终你的半导体不再成为半导体。影响因工艺尺寸、构成和许多其他器件级影响而有很大差异，但您可能会看到的影响包括 MOSFET 阈值电压偏移——想象一个 N 沟道 MOSFET，其 Vt 缓慢向下漂移，直到它始终开启。已经开发了一些令人难以置信的硬化工艺来支持非常高的剂量——木星的朱诺任务在一个巨大的、真实的保险库内有一些令人难以置信的硬件。

• 关于 TID 的一个旁注，因为当然辐射效应对于核武器等地面应用也很重要，因此测试通常在高剂量率和低剂量率下进行。一些半导体器件对两者都表达了不同的结果——例如，我读到的一篇论文对 LDO 进行了高剂量率和低剂量率。其中之一降低了 Brokaw 带隙电路，使输出电压随着时间的推移而下降。另一个降低了输出晶体管的β，随着时间的推移降低了输出电流。

• 实际上也可以在地球上观察到单事件效应——例如，大多数人都熟悉用于关键应用的 ECC DDR 存储器。此外，大多数商用飞机必须考虑到这一点，因为它们的运行高度足够高，高能中子会导致电子电路故障。这通常被称为“位翻转”——高能粒子穿过电路，产生可能足以引起位翻转 (SEU)的线性能量转移(LET)，即闩锁条件 ( SEL），由于寄生 BJT 行为、MOSFET 栅极破裂 (SEGR) 和烧毁 (SEB) 而导致高电流消耗。您可以将任何导致系统故障的事件广泛归类为 SEFI——单事件功能中断。

• 我会特别提到闩锁。有符合 JESD78 的闩锁的地面规范，但这些规范并非针对辐射引起的闩锁条件而设计。两者之间的机制相似——寄生 NPN 结构可以在传统 CMOS 结构中通电，从而创建从电源到地的低阻抗路径。这当然会导致大量电流流过芯片的一部分，而该部分从未为其设计。记住电流密度键合线和芯片的各个部分的设计目的是，如果不纠正这种情况，该芯片将死去。一种常见的缓解措施是上游电流传感器做出反应以切断电源并消除闩锁。

• 在软件和处理器方面，我将其提炼为两个主要问题。一个是保护易失性内存——寄存器文件、RAM（SRAM/DRAM）等。如果您的 PC 寄存器占用了 SEU 并突然跳过其他地方，那将是不幸的。二是保护非易失性内存——如果你的软件被损坏并且无法执行，它就毫无用处。通常的易失性保护是 ECC（通常是 SECDED）加上不断擦洗错误。对于非易失性存储器，这要困难得多——购买大量的硬化存储器非常昂贵，这对 NASA/ESA 的科学任务造成了很大的不利影响。有些人使用 n 冗余，其他人使用 MRAM 或 FRAM 等原生强化技术（在一定程度上，用于 COTS 工作），而其他人则向供应商支付超过六位数的高可靠性、关键任务存储。

• 从机械上讲，至少在 LEO 轨道上，你每 45 分钟就会在太阳和黑暗之间进行一次热循环。除了需要经受住发射的严酷考验之外——我的机械同事也有一套他们设计的要求（我相信其中一部分是GEVS），以确保我们能够经受住火箭的高 G 发射。他们进行了大量的分析和发射前测试，以确保我们不会在上升过程中成为碎片。在组装过程中，我们避免使用无铅焊料和保形涂层所有电气组件。

• 在热方面，太空中没有对流。对于大功率 IC，传热的唯一途径是辐射和传导。必须考虑有趣的散热器设计，以仅使用这两种方法有效地从设备中散热。此外，地面测试成为硬件，因为您不仅需要热室，还需要真空室。这是 JPL 的 TVAC 室的一些图片。

• 在“新空间”工作，人们不会建造支持关键国家安全或商业需求的大型 GEO/MEO 鸟类，通常 COTS 零件在经过实地测试/分析后会被飞行，以了解它们的表现。虽然人们可以花几百美元购买一个飞行就绪、耐受数百克拉德的 74xx00 四与非门，但有些人可能会测试大量 74LVC00 或类似部件，看看它们的性能如何。这完全取决于您愿意承受的风险。

在我进入太空工作之前，我的背景是设计汽车、消费电子和工业电子产品。所以，我的思考过程通常是“伙计，我将使用那个很棒的单片、低功耗、最先进的部分！哦，等等——空间。”。然后，通常会考虑如何离散化，以及如何最小化我可以根据辐射的知识（来自测试或基于工艺技术的预测）为稳定的耐辐射或抗辐射组件制定解决方案来取代这表现。

一些值得阅读的好书/资源：

• 太空任务分析与设计
• 航天器与环境的相互作用
• IEEE Xplore（一般）
• NSREC 诉讼（一般）
• 有关该主题的各种 NASA 幻灯片/演示文稿（GSFC 和其他人做了很多这项工作）

如果这个答案引起了更多的兴趣，我可能会回过头来填写/编辑它以使其更清晰。

在真空中操作时的热考虑、机械考虑和放气、辐射和相关的扰动和损坏、发射过程中的振动和冲击、设备和文件的出口管制。进行维修或物理升级的能力有限或不存在。