یک تیم از مرکز ملی تحقیقات علمی اسپانیا با همکاری شرکت نانواستاین و حمایت آژانس فضایی اروپا پوشش نانوذرات طلا و نقرهای ساخته است که اثر مخرب مالتیفکتر را در سامانههای ارتباطی ماهوارهها مهار میکند.
اثر مالتیفکتور (multipactor) بیش از ۴۰ سال است که در فهرست دغدغههای آژانس فضایی اروپا (ESA) قرار دارد. این پدیده نوعی بهمن الکترونی است که در خلأ و درون اجزایی مانند آنتنها یا موجبَرها رخ میدهد و میتواند در نهایت به آسیبدیدگی غیرقابلجبران تجهیزات منجر شود.
آگهی
آگهی
در طول دههها، راهحل استاندارد این بوده که این قطعات را با آلوداین، ترکیبی مبتنی بر کروم پوشش دهند؛ موادی که حفاظت خوبی ایجاد میکند اما برای سلامت افرادی که با آن کار میکنند و برای محیطزیست زیانبار است. نهادهای اروپایی مدتی است برای ممنوعیت آن فشار میآورند، هرچند تاکنون هیچیک از گزینههای جایگزین پیشنهادی نتوانسته بود عملکرد فنی آن را بهطور کامل تکرار کند.
لیڈیا مارتینس، پژوهشگر شورای عالی تحقیقات علمی اسپانیا (CSIC) در مؤسسه علوم مواد مادرید (منبع به زبان اسپانیایی) (ICMM)، توضیح میدهد که این حوزه به پوششی نیاز داشت که تعداد اندکی الکترون ثانویه منتشر کند، چون همین الکترونها هستند که واکنش زنجیرهای را آغاز میکنند.
بیشتر تلاشهای پیشین بر تغییر سطح مواد در مقیاس میکرومتری متمرکز بود، بیآنکه جهش عملکردی مورد نیاز صنعت هوافضا را به همراه داشته باشد.
در این مورد اندازه هم اهمیت دارد، نه فقط جنس ماده
تیم ICMM تصمیم گرفت مقیاس کار را تغییر دهد. بهجای کار کردن با ساختارهای میکرومتری، آنها سطحی زبر در مقیاس نانومتری توسعه دادهاند؛ یعنی با جزئیاتی در حد یکمیلیونیوم متر. برای رسیدن به این هدف، نانوذرات طلا و نقرهای با اندازهای بین چهار تا هشت نانومتر تولید کردند، با استفاده از روشی مبتنی بر خلأ فوقالعاده بالا که به «منبع تجمع گاز» شناخته میشود و امکان میدهد مواد بدون استفاده از حلال و بدون بر جا گذاشتن پسماند رسوب داده شوند.
حاصل کار لایههایی فلزی و متخلخل است که از نظر شیمیایی پاکاند و بنا بر آزمونهای انجامشده در آزمایشگاههای مورد تایید آژانس فضایی اروپا، در مقایسه با آلوداین حدود ۳۰ درصد انتشار الکترونهای ثانویه را کاهش میدهند.
علاوه بر این، «نقطه انرژی برش»، یعنی آستانهای که از آن به بعد ماده الکترونهای بیشتری نسبت به آنچه دریافت میکند تولید میکند، در برخی پیکربندیها تا حدود ۳۰۰ درصد بهبود مییابد.
پژوهشگران این پوششها را همچنین در معرض آزمونهای فرسودگی ششماهه و فرآیندهای گرمایی در دمای ۱۵۰ درجه سانتیگراد، مشابه شرایطی که یک ماهواره در معرض تابش خورشید تجربه میکند، قرار دادند و دریافتند که هرچند کارایی آنها در گذر زمان اندکی کاهش مییابد، همچنان از آلوداین تازه اعمالشده بهتر است.
از ثبت اختراع تا پرواز در فضا؛ مسیری که هنوز به پایان نرسیده است
این فناوری اکنون دارای یک درخواست ثبت اختراع اروپایی مشترک میان CSIC و شرکت نانوستاین (Nanostine) (منبع به زبان اسپانیایی) است که در ژوئیه ۲۰۲۵ به اداره ثبت اختراع اروپا ارائه شده و در حال حاضر در مرحله بررسی قرار دارد.
نانوستاین، شرکت نوپایی که از دل خود CSIC شکل گرفته، مسئول تجاریسازی این پوشش خواهد بود؛ تجاریسازیای که در درجه اول متوجه بخش هوافضا است. این پروژه همچنین از بودجه برنامه دکترای صنعتی جامعه خودمختار مادرید و از همراهی ESA Business Innovation Center، که در مادرید توسط بنیاد Madri+d هماهنگ میشود، بهرهمند شده است.
با وجود نتایج امیدوارکننده، مارتینس در مورد زمانبندیها محتاط است و میگوید رساندن یک پوشش تازه به مرحله استفاده واقعی در فضا معمولا به حدود یک دهه فرایندهای اعتبارسنجی نیاز دارد.
این پژوهشگر تاکید میکند که آژانس فضایی اروپا از راهحل ارائهشده ابراز رضایت کرده است، هرچند یادآور میشود که این پروژه هنوز باید چندین مرحله دیگر را پشت سر بگذارد تا این مواد بتوانند سوار بر یک ماهواره راهی فضا شوند.