Изследователи в Китай са разработили устойчива на радиация полупроводникова система, тънка като един слой от атом, пробив, който може да разреши едно от най-упоритите препятствия в изследването на космоса: уязвимостта на електрониката към космическите лъчи.
Екипът от университета Фудан в Шанхай публикува своите открития в четвъртък в списание Nature, отбелязвайки първия път, когато такива „двуизмерни“ или 2D електронни системи са валидирани чрез действително представяне в космоса.
Докато космическите кораби пътуват по-дълбоко в празнотата, те са бомбардирани от високоенергийни частици и космически лъчи. В традиционната електроника тези частици причиняват влошаване на производителността или пълен отказ. Докато инженерите обикновено защитават системите чрез добавяне на тежко екраниране или допълнителни резервни вериги, тези поправки добавят значително тегло и цена – две неща, които космическите агенции отчаяно се опитват да избегнат.
Екипът на Фудан откри, че тъй като 2D материалите са с дебелина само един атом, почти няма физически „обем“, който радиацията да увреди. Това прави материала присъщо имунизиран срещу суровата среда на космоса. За да тестват това, изследователите са използвали „Fudan No 1 Lancang-Mekong Future Satellite“, изстрелян през септември 2024 г. Те са изградили радиочестотна комуникационна система – хардуерът, отговорен за изпращането и получаването на данни – използвайки 4-инчова пластина от монослоен молибденов дисулфид.
Резултатите от теста в ниска околоземна орбита, проведен на надморска височина от 517 километра, показаха, че системата остава стабилна след девет месеца работа. Неговият процент грешки при предаване на данни остава под едно на 100 милиона, демонстрирайки това, което изследователите описват като отлична толерантност към радиация и дългосрочна стабилност.
Изследователите твърдят, че технологията предлага огромни предимства пред сегашната базирана на силиций електроника по отношение както на дълготрайност, така и на ефективност. При интензивното излъчване на геосинхронна орбита на голяма надморска височина, системата се оценява на 271 години, което е приблизително 100 пъти по-дълго от традиционните силициеви системи. Освен това системата тежи само 10 процента от текущия хардуер и използва по-малко от една пета от енергията, критичен фактор за мисии, разчитащи на ограничена слънчева енергия или батерии.
Докато предишни проучвания върху 2D материали бяха ограничени до компютърни симулации или наземни лабораторни тестове, екипът на Фудан казва, че това валидиране в орбита доказва, че технологията е готова за приложение в реалния свят. Джоу Пън, водещ изследовател в Държавната ключова лаборатория за интегрирани чипове и системи на университета Фудан, каза, че се очаква пробивът да усъвършенства възможностите на Китай в изследването на дълбокия космос, сателитите на висока орбита и в крайна сметка изграждането на бази на други планети.
Екипът планира да разшири изследването, за да включи усъвършенствани радари и технологии за дистанционно наблюдение. Изследователите се надяват, че успехът на тази мисия ще насърчи глобалните академични и индустриални партньори да помогнат за въвеждането на 2D електроника в масово производство.
Нашия източник е Българо-Китайска Търговско-промишлена палaта
