Нанотехнологии - УрФО

Перейти на основной сайт
ИА ИНВУР Логотип Инновационного портала УрФО

Рейтинг@Mail.ru
Рейтинг ресурсов "УралWeb"

Rambler's Top100

Вы здесь: Главная // Аналитика

НАСА защитит от радиации нанозонд, который Хокинг и Мильнер отправят к системе Альфа Центавра

Добавлено: 2016-12-15, просмотров: 119


Двойная звезда в созвездии Центавра: оба компонента (α Центавра Аи α Центавра B) невооружённому глазу видны как одна звезда, благодаря чему α Центавра является третьей по яркости звездой ночного неба.
ФотоESA/NASA.

В апреле этого года российский предприниматель Юрий Мильнер и британский космолог Стивен Хокинг объявили о запуске проекта по исследованию межзвёздного пространства. Проект называется Breakthrough Starshot и предполагает создание компактного наноспутника размером с почтовую марку (его назвали StarChip), работающего на базе лазерной тяги. Цель миссии – доставить аппарат к ближайшей звёздной системе Альфа Центавра.

Напомним, что расстояние до звёздного соседа Солнечной системы составляет более 40 триллионов километров (это 4,37 световых года), и самому быстрому из существующих сегодня космических кораблей потребовались бы тысячи лет, чтобы преодолеть эту дистанцию. Однако если бы крошечный межпланетный зонд удалось разогнать до 1/5 скорости света, он долетел бы до звёздной системы всего за 20 лет.

Такова амбициозная задумка учёных, однако есть определённый риск: сможет ли электроника хрупкого крошечного аппарата проработать столько времени в условиях открытого космоса? Чтобы ответить на этот вопрос, команда проекта привлекла исследователей НАСА и Корейского института передовых технологий (KAIST), и, по их мнению, главной проблемой проекта станет космическая радиация.

Дело в том, что аппарат будет покрыт диоксидом кремния, который могут повредить высокоэнергетические частицы – они будут ежесекундно "бомбардировать" StarChip, и его внутренние компоненты могут выйти из строя ещё до окончания путешествия.

На прошедшей недавно ежегодной Международной конференции по электронным устройствам International Electron Devices Meeting (IEDM) команда экспертов из американского космического агентства предложила решение этой проблемы. Вариантов, кстати, оказалось несколько.

Первая идея – скорректировать маршрут полёта таким образом, чтобы минизонд избежал зоны повышенной радиации. Это, может, и обеспечит безопасность, но и добавит несколько лишних лет пути.

Второй вариант – защитное экранирование зонда и его электроники. Практично, однако в этом случае StarChip "прибавит в весе", что, опять же, замедлит полёт. Кроме того, на это потребуется дополнительное финансирование.

Ещё одно решение проблемы – создание аппарата, способного автоматически самовосстанавливаться после воздействия радиации. Добиться этого поможет специальный кремниевый чип и электрический ток, который будет нагревать элементы и тем самым устранять все неполадки, вызванные радиацией.

На той же конференции международная команда учёных представила экспериментальные транзисторы GAA FET (gate-all-around, дословно – "заслон от всего вокруг"). Чипы на базе этих транзисторов смогут восстанавливаться под воздействием тепла, а генерировать это тепло можно будет с помощью электрического тока.

Подобный чип, находящийся внутри космического зонда, будет выключаться по ходу путешествия каждые несколько лет. Во время этих "перезагрузок" тепло будет его восстанавливать от последствий воздействия радиации, а затем чип будет заново включаться и продолжать выполнять работу.

Технология уже успешно прошла лабораторные тесты: оказалось, что флеш-память на базе предложенных транзисторов при нагреве может быть восстановлена до 10 тысяч раз, а DRAM-память (динамическая память с произвольным доступом) – 1012 раз. Правда, пока использование технологии именно на космических кораблях является только гипотетическим решением и потребуется ещё множество экспериментов, но учёные уже сейчас не сомневаются в её эффективности.

Кроме того, предстоит решить ещё одну проблему: серьёзным препятствием для StarChip станет космический газ и пыль. По прогнозам, столкновение крошечного зонда с частицами этой пыли может стать для первого катастрофическим, а это значит, что экранирование (второй вариант защиты от радиации) всё-таки может потребоваться.

Подробнее о разработках, которые помогут реализовать проект Breakthrough Starshot, рассказывает статья, опубликованная в журнале Института инженеров электротехники и электроникиIEEE Spectrum.

Напомним, что ранее американский профессор предложил отправлять к звёздам "цифровых космонавтов".