I april i år annoncerede en gruppe forretningsmænd og videnskabsmænd, inklusive Stephen Hawking, et ambitiøst projekt for at udforske det interstellære rum ved hjælp af en kompakt nanosatellit med frimærke, der drives af laserfremdrift. Mål: at komme til nærmeste nabo til solsystemet - Alpha Centauri.
Hvis dette lille rumfartøj kan accelereres til næsten den planlagte 1/5 lysets hastighed, vil skibet være i stand til at nå sin destination på bare 20 år. Men kan elektronikken i en så lille og skrøbelig enhed arbejde i 20 år i det barske rum?
Ifølge forskere fra NASA og Korea Institute of Science and Technology er det største problem, som Hawkings Breakthrough Starshot-projekt skal stå over for, rumstråling.
Som i tilfældet med astronauter bliver rumfartøjet nødt til at opleve den kolossale virkning af stærkt ladede partikler hvert sekund, hvilket kan forårsage alvorlig skade på laget af siliciumdioxid, der dækker rumfartøjet. I denne situation vil alle interne komponenter i enheden mislykkes længe inden afslutningen af den 20-årige rumrejse.
Hvordan løser du dette problem? Ifølge forskere fra NASA kan en af mulighederne være at lægge en rute rundt om de farligste områder, hvor baggrundsstrålingskoncentrationen er meget højere end normalt. I dette tilfælde kan missionens varighed dog øges mange gange. Derudover vil selv minimal eksponering for stråling sandsynligvis medføre alvorlig skade på rumfartøjet over tid.
En anden, mere praktisk mulighed kan være at beskytte sonden og dens elektronik i håb om at reducere virkningen af den skadelige kosmiske baggrundsstråling. Men igen vil tilføjelse af ekstra vægt til rumfartøjet sænke missionens hastighed, da det større rumfartøj ikke vil være i stand til at accelerere til de ønskede hastigheder.
Der er dog en tredje måde, der kan fungere, hvis vi kan opbygge et nanoskib, der er i stand til at helbrede sig fra kosmisk stråling på vej til Alpha Centauri.
"Faktisk har teknologien til selvhelbredende chips eksisteret i årevis," siger NASA-forsker Jin-Woo Han.
Salgsfremmende video:
Eksperimentelle GAA FET (gate-all-around) transistorer udviklet af et internationalt forskergruppe kan løse problemet. Deres ejendommelighed ligger i, at chips baseret på disse transistorer kan komme sig under påvirkning af varme. Varme kan igen genereres ved hjælp af elektrisk strøm. Hovedideen er, at en sådan chip inde i rumfartøjet vil slukke under en lang rumrejse hvert par år. På tidspunktet for sådanne "genstart" vil virkningen af varme genskabe den fra virkningerne af stråling. Efter genopretning aktiveres chippen igen og fortsætter med at udføre sit job.
I laboratorietest af disse transistorer har forskere sørget for, at flashhukommelse baseret på dem, når den opvarmes, kan gendannes op til 10.000 gange og DRAM-hukommelse op til 1012 gange. Fra synspunktet på udsigterne til brug i rumfartøjer i øjeblikket er disse transistorer naturligvis stadig en hypotetisk løsning. Som nævnt ovenfor er transistorer eksperimentelle. Det er nødvendigt med et nyt og eksternt perspektiv på deres effektivitet. Teamet, der skabte dem, mener dog, at deres anvendelse i rumopgaver som Breakthrough Starshot faktisk er mulig.
Selvfølgelig er det kun en del af et større puslespil at løse problemet med, hvordan elektronik fungerer i udfordrende miljøer. Hvis det lille rumfartøj møder Alpha Centauri, bliver det nødt til at bekæmpe mere end bare stråling. Kollisioner med kosmisk gas og støv vil være lige så farlige på denne rejse.
Tidligere i år begyndte Breakthrough Starshot-forskergruppen en række risikobaserede eksperimenter og fandt ud af, at en kollision mellem et så lille skib og endda partikler af kosmisk støv ville være katastrofalt. Dette betyder, at det er nødvendigt at vende tilbage til spørgsmålet om beskyttelsesafskærmning af enheden.
Før projektet bliver en realitet, vil det tage en enorm mængde arbejde. Og ikke kun teknik, men også videnskabelig. I sidste ende er det dog ikke alle, der gør forgæves. Selve ideen, snarere ikke engang en idé, men et meget ægte ønske - at nå en stjerne uden for solsystemet om 20 år - skulle ikke kun forbløffe, men også utroligt motiverende. Heldigvis har moderne videnskab både den første og den anden i overflod.
NIKOLAY KHIZHNYAK