Tämän vuoden huhtikuussa joukko liikemiehiä ja tutkijoita, mukaan lukien Stephen Hawking, ilmoitti kunnianhimoisesta hankkeesta tähtienvälisen tilan tutkimiseen käyttämällä pienikokoista postimerkkikokoista nanosatelliittia, jota käytetään laservoimalla. Tavoite: päästä lähimpään aurinkokunnan naapuriin - Alpha Centauriin.
Jos tämä pieni avaruusalus onnistuu kiihtymään melkein suunniteltuun 1/5 valonopeuteen, alus pystyy saavuttamaan määränpäänsä vain 20 vuodessa. Mutta voiko tällaisen pienen ja herkän laitteen elektroniikka toimia 20 vuoden ajan ankarassa tilassa?
Suurin ongelma, jonka Hawkingin Breakthrough Starshot -hankkeen on kohdattava, on NASA: n ja Korean tiede- ja teknologiainstituutin tutkijoiden mukaan avaruussäteily.
Kuten astronauttien kohdalla, avaruusaluksen on kohdattava joka sekunti erittäin varautuneiden hiukkasten valtava vaikutus, mikä voi aiheuttaa vakavia vaurioita avaruusalusta peittävälle piidioksidikerrokselle. Tässä tilanteessa laitteen kaikki sisäiset komponentit vikaantuvat kauan ennen 20 vuoden avaruumatkan päättymistä.
Kuinka ratkaiset tämän ongelman? Yksi vaihtoehdoista voi NASA: n tutkijoiden mukaan olla reitin asettaminen vaarallisimpien alueiden ympärille, missä taustasäteilypitoisuus on paljon tavallista korkeampi. Tässä tapauksessa operaation kesto voi kuitenkin kasvaa monta kertaa. Lisäksi jopa vähäinen säteilyaltistus aiheuttaa varmasti vakavia vahinkoja avaruusalukselle ajan myötä.
Toinen, käytännöllisempi vaihtoehto voi olla anturin ja sen elektroniikan suojaaminen toivoen haitallisen kosmisen taustasäteilyn vaikutusten vähentämistä. Lisäpainon lisääminen avaruusalukseen hidastaa kuitenkin tehtävän nopeutta, koska isompi avaruusalus ei pysty kiihtymään haluttuihin nopeuksiin.
On kuitenkin olemassa kolmas tapa, joka voisi toimia, jos voimme rakentaa nanoshipin, joka pystyy parantumaan itsestään kosmisesta säteilystä matkalla Alfa Centauriin.
"Itse parantavien sirujen tekniikka on ollut olemassa jo vuosia", sanoo NASAn tutkija Jin-Woo Han.
Mainosvideo:
Kysymys voidaan ratkaista kokeellisilla GAA FET (gate-all-around) -transistoreilla, jotka on kehittänyt kansainvälinen tutkijaryhmä. Niiden erikoisuus on siinä, että näihin transistoreihin perustuvat sirut voivat toipua lämmön vaikutuksesta. Lämpö puolestaan voidaan tuottaa sähkövirralla. Pääajatus on, että tällainen siru avaruusaluksen sisällä sammuu pitkän avaruusmatkan aikana muutaman vuoden välein. Tällaisten "uudelleenkäynnistysten" aikaan lämmön vaikutus palauttaa sen säteilyn vaikutuksista. Palautumisen jälkeen siru ottaa uudelleen käyttöön ja jatkaa tehtävänsä suorittamista.
Näiden transistoreiden laboratoriotesteissä tutkijat ovat varmistaneet, että kuumennettaessa niihin perustuva flash-muisti voidaan palauttaa jopa 10000 kertaa ja DRAM-muisti jopa 1012 kertaa. Tietysti tällä hetkellä avaruusaluksissa käytettävien mahdollisuuksien kannalta nämä transistorit ovat edelleen hypoteettinen ratkaisu. Kuten edellä mainittiin, transistorit ovat kokeellisia. Tarvitaan uusi ja ulkopuolinen näkökulma niiden tehokkuuteen. Heidät luonut joukkue uskoo kuitenkin, että niiden käyttö avaruusoperaatioissa, kuten Breakthrough Starshot, on todella mahdollista.
Tietenkin elektroniikan ongelman ratkaiseminen haastavissa ympäristöissä on vain osa suurempaa palapeliä. Jos pieni avaruusalus menee tapaamaan Alpha Centauria, sen on taisteltava paitsi säteilyllä. Törmäykset kosmisen kaasun ja pölyn kanssa ovat yhtä vaarallisia tällä matkalla.
Aiemmin tänä vuonna Breakthrough Starshot -tutkimusryhmä aloitti sarjan riskiperusteisia kokeita ja havaitsi, että tällaisen pienen aluksen törmäys tasaisiin kosmisen pölyn hiukkasiin olisi katastrofaalinen. Tämä tarkoittaa, että on tarpeen palata takaisin laitteen suojaavan suojauksen kysymykseen.
Ennen projektin toteutumista tarvitaan valtava määrä työtä. Eikä vain tekniikan, vaan myös tieteellisen. Viime kädessä kaikki ponnistelut eivät kuitenkaan välttämättä ole turhia. Itse idean, pikemminkin edes ajatuksen, mutta todella todellisen halun - saavuttaa tähti aurinkokunnan ulkopuolella 20 vuoden kuluessa - ei pitäisi vain hämmästyttää, vaan myös uskomattoman motivoida. Onneksi nykyaikaisella tieteellä on runsaasti sekä ensimmäistä että toista.
NIKOLAY KHIZHNYAK