Nell'aprile di quest'anno, un gruppo di uomini d'affari e scienziati, tra cui Stephen Hawking, ha annunciato un ambizioso progetto per esplorare lo spazio interstellare utilizzando un nanosatellite compatto delle dimensioni di un francobollo alimentato da propulsione laser. Obiettivo: raggiungere il vicino più vicino del sistema solare: Alpha Centauri.
Se questa minuscola navicella riesce ad accelerare quasi fino a 1/5 della velocità della luce pianificata, la nave sarà in grado di raggiungere la sua destinazione in soli 20 anni. Ma l'elettronica di un dispositivo così piccolo e fragile può funzionare per 20 anni nello spazio difficile?
Il problema più grande che il progetto Breakthrough Starshot di Hawking dovrà affrontare, secondo i ricercatori della NASA e del Korea Institute of Science and Technology, è la radiazione spaziale.
Come nel caso degli astronauti, la navicella dovrà subire l'impatto colossale di particelle altamente cariche ogni secondo, che può causare gravi danni allo strato di biossido di silicio che coprirà la navicella. In questa situazione, tutti i componenti interni del dispositivo si guasteranno molto prima della fine del viaggio spaziale di 20 anni.
Come risolvi questo problema? Una delle opzioni, secondo gli scienziati della NASA, potrebbe essere quella di tracciare un percorso intorno alle aree più pericolose, dove la concentrazione di radiazioni di fondo è molto più alta del solito. Tuttavia, in questo caso, la durata della missione può aumentare molte volte. Inoltre, anche un'esposizione minima alle radiazioni è destinata a provocare nel tempo gravi danni al veicolo spaziale.
Un'altra opzione più pratica potrebbe essere quella di schermare la sonda e la sua elettronica nella speranza di ridurre l'impatto della dannosa radiazione cosmica di fondo. Tuttavia, ancora una volta, l'aggiunta di peso extra al veicolo spaziale rallenterà la velocità della missione, poiché il veicolo spaziale più grande non sarà in grado di accelerare alle velocità desiderate.
Tuttavia, esiste un terzo modo che potrebbe funzionare se riusciamo a costruire una nanosfera in grado di auto-curarsi dagli effetti delle radiazioni cosmiche nel suo cammino verso Alpha Centauri.
"In effetti, la tecnologia dei chip autoriparanti esiste da anni", afferma il ricercatore della NASA Jin-Woo Han.
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La domanda può essere risolta dai transistor GAA FET (gate-all-around) sperimentali sviluppati da un team internazionale di scienziati. La loro particolarità sta nel fatto che i chip basati su questi transistor possono recuperare sotto l'influenza del calore. Il calore, a sua volta, può essere generato utilizzando una corrente elettrica. L'idea principale è che un tale chip all'interno della navicella si spegne durante un lungo viaggio spaziale ogni pochi anni. Al momento di tali "riavvii", l'effetto del calore lo ripristinerà dagli effetti delle radiazioni. Dopo il ripristino, il chip si riattiverà e continuerà a svolgere il suo lavoro.
Nei test di laboratorio su questi transistor, gli scienziati si sono assicurati che la memoria flash basata su di essi quando riscaldata possa essere ripristinata fino a 10.000 volte e la memoria DRAM fino a 1012 volte. Naturalmente, dal punto di vista delle prospettive di utilizzo nei veicoli spaziali al momento, questi transistor sono ancora una soluzione ipotetica. Come accennato in precedenza, i transistor sono sperimentali. È necessaria una nuova prospettiva esterna sulla loro efficacia. Tuttavia, il team che li ha creati ritiene che il loro utilizzo in missioni spaziali come Breakthrough Starshot sia davvero possibile.
Ovviamente, risolvere il problema del funzionamento dell'elettronica in ambienti difficili è solo una parte di un puzzle più ampio. Se il minuscolo veicolo spaziale va incontro ad Alpha Centauri, allora dovrà combattere non solo con le radiazioni. Le collisioni con gas e polvere cosmici saranno altrettanto pericolose in questo viaggio.
All'inizio di quest'anno, il team di ricerca Breakthrough Starshot ha iniziato una serie di esperimenti basati sul rischio e ha scoperto che una collisione di una nave così piccola con anche particelle di polvere cosmica sarebbe catastrofica. Ciò significa che è necessario tornare nuovamente sulla questione della schermatura protettiva del dispositivo.
Prima che il progetto diventi realtà, ci vorrà un'enorme quantità di lavoro. E non solo ingegneria, ma anche scientifica. Alla fine, tuttavia, tutti gli sforzi potrebbero non essere vani. L'idea stessa, anzi nemmeno un'idea, ma un desiderio molto reale - raggiungere una stella al di fuori del sistema solare in 20 anni - non solo dovrebbe stupire, ma anche incredibilmente motivare. Fortunatamente, la scienza moderna ha sia il primo che il secondo in abbondanza.
NIKOLAY KHIZHNYAK
