I april i år kunngjorde en gruppe forretningsmenn og forskere, inkludert Stephen Hawking, et ambisiøst prosjekt for å utforske det interstellare rommet ved hjelp av en kompakt nanosatellitt i portostørrelse drevet av laser fremdrift. Mål: å komme til nærmeste nabo til solsystemet - Alpha Centauri.
Hvis dette lille romfartøyet kan akselereres til nesten den planlagte 1/5 av lysets hastighet, vil skipet kunne nå sitt mål på bare 20 år. Men kan elektronikken til en så liten og skjør enhet fungere i 20 år i det tøffe rommet?
Det største problemet som Hawkings gjennombrudd Starshot-prosjekt vil måtte møte, ifølge forskere fra NASA og Korea Institute of Science and Technology, er romstråling.
Som i tilfelle astronauter, vil romfartøyet måtte oppleve den kolossale effekten av høyt ladede partikler hvert sekund, noe som kan forårsake alvorlig skade på laget av silisiumdioksid som vil dekke romfartøyet. I denne situasjonen vil alle interne komponenter i enheten mislykkes lenge før slutten av den 20 år lange romferden.
Hvordan løser du dette problemet? Et av alternativene, ifølge forskere fra NASA, kan legge en rute rundt de farligste områdene, der bakgrunnsstrålingskonsentrasjonen er mye høyere enn vanlig. I dette tilfellet kan imidlertid oppdragets varighet øke mange ganger. I tillegg vil selv minimal eksponering for stråling medføre alvorlig skade på romfartøyet over tid.
Et annet, mer praktisk alternativ kan være å skjerme sonden og dens elektronikk i håp om å redusere virkningen av den skadelige kosmiske bakgrunnsstrålingen. Imidlertid vil det å legge til ekstra vekt på romfartøyet redusere hastigheten på oppdraget, ettersom det større romfartøyet ikke vil kunne akselerere til de ønskede hastighetene.
Imidlertid er det en tredje måte som kan fungere hvis vi kan bygge et nanoskip som er i stand til å helbrede fra kosmisk stråling på vei til Alpha Centauri.
"Faktisk har teknologien til selvhelbredende sjetonger eksistert i årevis," sier NASA-forsker Jin-Woo Han.
Kampanjevideo:
Spørsmålet kan løses av de eksperimentelle GAA FET (gate-all-around) transistorer utviklet av et internasjonalt team av forskere. Deres særegenhet ligger i det faktum at chips basert på disse transistorene kan komme seg under påvirkning av varme. Varme kan igjen genereres ved hjelp av en elektrisk strøm. Hovedideen er at en slik brikke inne i romfartøyet vil slå seg av under en lang romtur hvert par år. På tidspunktet for slike "omstart", vil effekten av varme gjenopprette den fra effekten av stråling. Etter gjenoppretting aktiveres brikken på nytt og fortsetter å gjøre jobben sin.
I laboratorietester av disse transistorene har forskere sørget for at flashminne basert på dem ved oppvarming kan gjenopprettes opptil 10 000 ganger, og DRAM-minne opptil 1012 ganger. Selvfølgelig, fra synspunktet til utsiktene for bruk i romfartøy for øyeblikket, er disse transistorene fortsatt en hypotetisk løsning. Som nevnt ovenfor er transistorer eksperimentelle. Det er behov for et nytt og utenforliggende perspektiv på effektiviteten. Teamet som skapte dem mener imidlertid at deres bruk i romoppdrag som Breakthrough Starshot faktisk er mulig.
Å løse problemet med hvordan elektronikk fungerer i utfordrende miljøer er selvfølgelig bare en del av et større puslespill. Hvis det lille romfartøyet møter Alpha Centauri, må det bekjempe mer enn bare stråling. Kollisjoner med kosmisk gass og støv vil være like farlige på denne reisen.
Tidligere i år startet Breakthrough Starshot-forskergruppen en serie risikobaserte eksperimenter og fant at en kollisjon av et så lite skip med jevne partikler av kosmisk støv ville være katastrofalt. Dette betyr at det er nødvendig å gå tilbake til problemet med beskyttende skjerming av enheten.
Før prosjektet blir en realitet, vil det ta enormt mye arbeid. Og ikke bare ingeniørarbeid, men også vitenskapelig. Til syvende og sist kan imidlertid ikke alle anstrengelser forgjeves. Ideen i seg selv, heller ikke en idé, men et veldig ekte ønske - å nå en stjerne utenfor solsystemet om 20 år - skulle ikke bare forbløffe, men også utrolig motivere. Heldigvis er både den første og den andre i overflod i moderne vitenskap.
NIKOLAY KHIZHNYAK
