Si votre ordinateur se fige soudainement, affiche un «écran bleu de la mort» ou n'a pas pu copier le fichier, ne vous précipitez pas pour blâmer le fabricant de l'équipement informatique ou la mémoire du buggy. Peut-être que la cause de l'échec est le rayonnement cosmique. De tels événements sont appelés «violations
bouleversées par un événement unique ».
Une violation résultant d'un seul événement est un changement d'état du composant électronique provoqué par une seule particule de rayonnement ionisant (ion, photon, proton, neutron, etc.), qui entre en collision avec un nœud sensible du système, tel qu'un microprocesseur, une mémoire à semi-conducteur ou un transistor puissant. Le changement d'état se produit en raison de l'occurrence d'une charge gratuite, qui apparaît à la suite de l'ionisation à l'intérieur ou à proximité du nœud sensible du système ou d'un élément logique, tel qu'un bit de mémoire. Par conséquent, l'appareil génère une erreur. Cette seule erreur est également appelée «violation à la suite d'un seul événement», SEU, ou simplement erreur
aléatoire (soft error).
Des perturbations accidentelles dues au rayonnement cosmique se produisent en effet périodiquement même sur terre, et la probabilité de leur occurrence dans les avions en altitude et en orbite proche de la Terre est des centaines de fois plus grande. Le plus élevé - le plus probable, car il y a une atmosphère plus raréfiée et une protection plus faible contre le rayonnement cosmique.
Les conséquences des UES peuvent varier. Par exemple, dans une photographie numérique, un pixel peut tomber. Rien à craindre. C’est une autre question si, en raison d’un neutron spatial, le système informatique de l’avion fonctionne mal - et qu’il doit effectuer un atterrissage d’urgence. Cela
s'est vraiment produit une fois avec l'avion de transport militaire C-141B Starlifter, qui a subi un accident accidentel en survolant la mer du Japon avec plus de 100 passagers à bord. Pendant le vol, l'avion est soudainement tombé sur l'aile droite. L'équipage a réussi à redresser le rouleau et à poser l'avion. Une enquête ultérieure a montré que la micropuce du système de contrôle automatique avait soudainement donné de fausses lectures avec le mauvais bit - probablement en raison d'une collision avec un neutron.
Selon les statistiques, à haute altitude, environ 1 600 particules cosmiques par seconde traversent chaque mètre carré de surface. Autrement dit, environ 600 particules cosmiques par heure traversent chaque centimètre carré. Sur la base de telles hypothèses, les échecs aléatoires peuvent ne pas être des événements aussi rares qu'il le semble pour quelqu'un.
À une altitude de plus de 9000 mètres, l'intensité du flux neutronique est 300 fois plus élevée qu'au niveau de la mer. La probabilité d'une violation à la suite d'un seul événement augmente également. Malheureusement, il n'y a pas de réelle protection contre les rayons cosmiques, il ne reste donc plus qu'à compter sur la chance.
Le 7 octobre 2008, l'avion de ligne Qantas Airways Airbus A330-303 s'est rendu de Perth (Australie) à Singapour. À une altitude de 11 300 mètres, une défaillance s'est produite dans l'un des trois blocs inertiels de référence, à la suite de laquelle des données incorrectes ont été envoyées au système de contrôle informatique. Pour cette raison, l'avion est descendu brusquement, jetant des passagers qui ne portaient pas de ceinture de sécurité. Les blessures ont touché 110 des 303 passagers, ainsi que 9 des 12 membres d'équipage. Parmi les passagers, 12 personnes ont été grièvement blessées et 39 autres se sont rendues à l'hôpital. Parmi toutes les causes possibles de la défaillance du bloc inertiel, seule l'UES est restée non exclue, les autres ont été reconnues comme "improbables" ou "très improbables". Cependant, l'Australian Transportation Safety Council a estimé que "les preuves n'étaient pas suffisantes pour évaluer la probabilité" que ce soit l'UES qui ait causé l'échec.Bien que sur Terre, la probabilité d'un dysfonctionnement unique dû au rayonnement cosmique soit 300 fois plus faible qu'à une altitude de 9000 mètres, les événements les plus inexplicables qui se produisent avec la technologie informatique sont parfois attribués à ce phénomène. Par exemple, en 2003, une machine de vote électronique à Schaerbeek (Belgique) a ajouté 4 096 voix à l'un des candidats. Une enquête a révélé que cet échec était dû à un changement d'un bit dans la mémoire de l'appareil. La raison en était appelée rayonnement cosmique. En règle générale, l'erreur n'a été découverte que parce que le candidat a reçu plus de votes que possible. Sinon, l'échec serait passé inaperçu.
«Il s'agit d'un très gros problème, mais il reste largement invisible pour la société»,
explique Bharat Bhuva, membre du Radiation Effects Research Group et professeur de génie électrique à l'Université Vanderbilt ( USA). Ce groupe de recherche a été formé en 1987, notamment pour étudier l'effet du rayonnement cosmique sur les systèmes électroniques. Initialement, le groupe était engagé dans les systèmes militaires et spatiaux, mais depuis 2001, il a élargi la portée de ses intérêts à l'électronique grand public.
Bien qu'il existe des exemples assez frappants de dysfonctionnements de l'équipement, les SEU restent un phénomène extrêmement rare. Mais les experts font attention au fait que les microcircuits électroniques sont de plus en plus utilisés dans divers appareils électroménagers. La densité des transistors sur puces augmente, tout comme leur nombre. De ce fait, la probabilité de rencontrer une «panne d'espace» augmente chaque année. Les fabricants d'électricité étudient le problème. Par exemple, en 2008, les ingénieurs de Fujitsu ont
escaladé un volcan hawaïen pour mesurer le rayonnement cosmique à une altitude de 4200 mètres. Là, il est environ 16 fois plus élevé qu'au niveau de la mer.
Pour se protéger contre le rayonnement cosmique, les fabricants d'électronique grand public essaient d'utiliser des matériaux moins sensibles et des codes de correction d'erreur. Les appareils plus chers peuvent utiliser des systèmes de duplication.
Les ingénieurs, les administrateurs système et les programmeurs ont maintenant une excellente excuse pour expliquer les pépins étranges de la technologie informatique.