Idén áprilisban üzletemberek és tudósok egy csoportja, köztük Stephen Hawking, ambiciózus projektet jelentett be a csillagközi tér feltárására egy kompakt, postai bélyeg méretű nanosatellit segítségével, amelyet lézer meghajtással működtetnek. Cél: eljutni a Naprendszer legközelebbi szomszédjához - Alfa Centaurihoz.
Ha ennek az apró űrhajónak sikerül a tervezett tervezett fénysebesség 1/5-ig felgyorsulnia, akkor a hajó mindössze 20 év múlva érheti el célját. De vajon működhet-e egy ilyen apró és törékeny eszköz elektronikája 20 évig a zord térben?
A NASA és a Koreai Tudományos és Technológiai Intézet kutatói szerint Hawking Breakthrough Starshot projektjének legnagyobb problémája az űrsugárzás.
Ahogy az űrhajósok esetében, úgy az űrhajónak is másodpercenként meg kell tapasztalnia a nagy töltésű részecskék hatalmas hatását, ami súlyos károkat okozhat az űrhajót borító szilícium-dioxid-rétegben. Ebben a helyzetben a készülék összes belső eleme meghiúsul jóval a 20 éves űrutazás vége előtt.
Hogyan oldja meg ezt a problémát? A NASA tudósai szerint az egyik lehetőség egy útvonal lefektetése a legveszélyesebb területek körül, ahol a háttérsugárzás koncentrációja jóval magasabb a szokásosnál. Ebben az esetben azonban a küldetés időtartama sokszorosára növekedhet. Ezenkívül a minimális sugárterhelés idővel komoly károkat okozhat az űrhajón.
Egy másik, praktikusabb megoldás lehet a szonda és elektronikájának árnyékolása a káros kozmikus háttérsugárzás hatásainak csökkentésének reményében. Ismételten, ha további súlyt adunk az űrhajónak, lelassul a küldetés sebessége, mivel a nagyobb űrhajó nem lesz képes a kívánt sebességre gyorsulni.
Van azonban egy harmadik módszer is, amely akkor működhet, ha a kozmikus sugárzásból öngyógyulásra képes nanohajót fel tudunk építeni az Alfa Centauri felé vezető úton.
"Valójában az öngyógyító chipek technológiája évek óta létezik" - mondja Jin-Woo Han, a NASA kutatója.
Promóciós videó:
Nemzetközi tudóscsoport által kifejlesztett kísérleti GAA FET (gate-all-around) tranzisztorok oldhatják meg a problémát. Sajátosságuk abban rejlik, hogy az ezen tranzisztorokon alapuló chipek hő hatására képesek helyreállni. A hő viszont elektromos áram felhasználásával állítható elő. A fő gondolat az, hogy egy ilyen chip az űrhajó belsejében néhány évente hosszú űrutazás során kikapcsol. Az ilyen "újraindítás" pillanataiban a hő hatása helyreállítja a sugárzás hatásaitól. A helyreállítás után a chip újra engedélyezi és folytatja munkáját.
Ezeknek a tranzisztoroknak a laboratóriumi tesztjein a tudósok megbizonyosodtak arról, hogy az ezeken alapuló flash memória akár 10 000-szer, a DRAM memória pedig akár 1012-szer is helyreállítható. Természetesen az űrhajókban való felhasználás perspektívái szempontjából ezek a tranzisztorok még mindig hipotetikus megoldást jelentenek. Mint fent említettük, a tranzisztorok kísérleti jellegűek. Hatékonyságuk friss és külső szempontokra van szükség. Az őket létrehozó csapat azonban úgy véli, hogy az űrmissziókban, mint például az Áttörés csillaglövés, valóban lehetséges.
Természetesen az elektronika működésének megoldása kihívást jelentő környezetekben csak egy nagyobb rejtvény része. Ha az apró űrhajó valóban találkozik az Alfa Centaurival, akkor nemcsak sugárzással kell megküzdenie. A kozmikus gázzal és porral való ütközés ugyanolyan veszélyes lesz ezen az úton.
Az év elején az Breakthrough Starshot kutatócsoport kockázatalapú kísérletsorozatba kezdett, és megállapította, hogy egy ilyen apró hajó ütközése még a kozmikus por részecskéivel is katasztrofális. Ez azt jelenti, hogy újra vissza kell térni az eszköz védőárnyékolásának kérdésére.
Mielőtt a projekt valósággá válna, hatalmas munkára lesz szükség. És nem csak mérnöki, hanem tudományos is. Végül azonban minden erőfeszítés nem lehet hiábavaló. Maga az ötlet, inkább nem is ötlet, hanem egy nagyon is valóságos vágy - 20 év alatt a Naprendszeren kívüli csillag elérése - nemcsak meghökkent, de hihetetlenül motivál is. Szerencsére az első és a második is bőven van a modern tudományban.
NIKOLAY KHIZHNYAK