Впереди планеты всей

Японцы отправят на орбиту деревянный спутник — новость, которая звучит скорее как анекдот, на самом деле рассказывает о прорывной технологии, призванной поддерживать чистоту в верхних слоях атмосферы. Причем размером этот спутник будет не больше кофейной чашки, а отправить его в космическое путешествие планируется уже в этом году.

---

Как фанера над атмосферой

Почему же инженеры решили поэкспериментировать с материалом зондов? Все дело - в неэкологичности спутников металлических. Дело в том, что, возвращаясь на землю, они сгорают в верхних слоях атмосферы не полностью. И если учесть, что в ближайшие годы планируется запуск как минимум двух тысяч спутников, можно представить, сколько алюминиевой пыли будет плавать вокруг планеты. Об этом недавно говорил Такао Дои, японский астронавт и аэрокосмический инженер из Киотского университета:


«Все спутники, которые возвращаются в атмосферу Земли, сгорают и создают крошечные частицы оксида алюминия, которые будут плавать в верхних слоях атмосферы в течение многих лет, – предупредил он. – В конечном итоге это повлияет на окружающую среду Земли».


И это не попытка напугать: недавнее исследование Университета Британской Колумбии (Канада) показало, что алюминий из возвращающихся спутников может вызвать значительное разрушение озонового слоя, который защищает Землю от ультрафиолетового излучения, а также может повлиять на количество солнечного света, проходящего через атмосферу.


Поэтому японские ученые задумались о создании экологически чистой альтернативы. Зонд LignoSat был придуман исследователями из Киотского университета совместно с лесозаготовительной компанией Sumitomo Forestry. Для начала предстояло определиться с материалами, чтобы понять, какие породы дерева лучше смогут выдержать суровые условия запуска в космос и длительные полеты по орбите Земли. Исследователи отобрали несколько наиболее устойчивых образцов и воссоздали «космические» условия в лабораториях. Первые же результаты испытаний ошеломили - образцы древесины не потеряли массу, на них не появилось повреждений, отсутствовали и признаки разложения.


После лабораторных исследований образцы отправили на МКС, где их почти год подвергали разным испытаниям, прежде чем вернуть на Землю. Если повреждения и были, то крайне незначительные. Существенно же древесина никак не изменилась. Кодзи Мурата, руководитель проекта, объяснил это тем, что в космосе нет кислорода, который мог бы спровоцировать возгорание древесины, и нет живых существ, вызывающих ее гниение.


Было протестировано несколько видов древесины, в том числе японская вишня, но лучше всего себя в космосе показала магнолия, она оказалась самой прочной. Поэтому именно из нее будет построен спутник LignoSat. Запустят его в тестовом режиме: исследователям еще нужно понять, как будет работать деревянный спутник на орбите, рассказал Мурата.


Экологически чистый сателлит планируется отправить на орбиту уже этим летом. Пока непонятно, какой корабль доставит деревянный спутник в космос - выбор сузился до Orbital Sciences Cygnus, который повезет припасы на МКС. Есть в списке и SpaceX Dragon, который будет выполнять аналогичную миссию, но чуть позже. Исследователи надеются, что зонд проработает в космосе не менее полугода, после чего сгорит в атмосфере, оставив только крохи биоразлагаемого пепла.



Полупроводниковый антикриптонит



Еще одна инновация от инженеров Страны восходящего солнца - космические полупроводники. Это, по сути, та же электронная начинка, которая используется в зондах и спутниках, но при этом куда более устойчивая.


Дело в том, что открытом космосе полупроводники, которые являются основой для микрочипов, постоянно подвергаются воздействию радиации, интенсивное излучение может вывести всю электронику из строя. Радиация для полупроводников - как криптонит для Супермена: любые устройства рано или поздно становятся уязвимы перед ней.


Космические полупроводники способны продлить жизнь сателлита — они, в отличие от обычных, выдерживают излучение, которое интенсивнее в 40 раз, при этом снижают энергопотребление на 10 %. А по размеру они на четверть меньше существующих полупроводников, что в будущем позволит уменьшить и размер космического оборудования. Устойчивыми к радиации космическими полупроводниками уже оснащен, например, модуль SLIM, который не так давно приземлился на Луну.


В перспективе японцы планируют использовать инновационную разработку и для компьютеров. Сегодня вычислительные возможности техники ограничены, что в свою очередь тормозит и освоение космоса. Ожидается, что  космические полупроводники позволят «прокачать» устройства, увеличив их мощность и расширив тем самым границы исследований.


Интересно, что полупроводник космического класса был разработан JAXA и стартапом NanoBridge Semiconductor, Inc. еще в 2019 году, но пока инновация еще не захватила Вселенную.


Поэтому правительство Японии намерено исправить эту ситуацию, обеспечив инновации финансовую поддержку. Из бюджета на разработку подобных современных технологий в 2024 году выделено 750 миллионов йен (460 млн руб).


Сделано это с прицелом на будущее — с 2013 года количество запущенных спутников увеличилось в 11 раз, и если учесть, что все крупные страны мира намерены осваивать Луну, производство космического оборудования вырастет в разы.


Так что инновации японских инженеров, если и не позволят стране вырваться вперед в космической гонке, то уж точно помогут ей занять лидирующие позиции.

---

Мария Седнева

В иллюстрации использовано изображение автора CJS (CCBY3.0) и изображение автора nakals (CCBY3.0) с сайта https://thenounproject.com/ и фото с сайта https://unsplash.com/