Uzayda 270 yıl dayanabilen haberleşme sistemi

Çinli bilim insanları, uzay araçlarının en büyük maliyet kalemi olan radyasyon kalkanlarına olan ihtiyacı ortadan kaldıracak atom inceliğinde bir malzeme geliştirdi. Molibden disülfür (MoS2) kullanılarak üretilen yeni nesil devreler, uzayın en sert koşullarında dahi yüzyıllarca bozulmadan çalışabiliyor.

Dünya’nın koruyucu manyetik alanının ötesindeki acımasız radyasyon ortamı, uydular ve uzay araçları için en büyük risk faktörlerinden biri olmaya devam ediyor. Kozmik ışınların hassas devreleri aşındırmasını engellemek için kullanılan ağır kalkanlar, fırlatma maliyetlerini astronomik seviyelere çıkarırken görev yüklerini kısıtlıyor. Fudan Üniversitesi araştırmacıları, elektronik devreleri radyasyonun içinden zarar vermeden geçebileceği kadar ince bir malzemeden üreterek bu soruna radikal bir çözüm sundu.

0,7 NANOMETRE İNCELİK İLE MAKSİMUM DAYANIKLILIK 

Araştırma ekibi, yaklaşık 0,7 nanometre kalınlığında, yani sadece tek bir atom katmanından oluşan molibden disülfür (MoS₂) bileşiğini kullandı. Geleneksel silikon çiplerin aksine, bu kadar ince bir tabakada enerjik parçacıkların çarpıp hasar oluşturabileceği bir kütle bulunmuyor; radyasyon, malzemeye zarar vermeden içinden geçip gidiyor.

Bu teoriyi gerçeğe dönüştürmek için 4 inçlik bir gofret üzerinde homojen MoS2 tabakası yetiştiren ekip, 12 ila 18 GHz frekans aralığında çalışan tam işlevsel bir radyo frekansı (RF) haberleşme sistemi kurdu.

UZAYDA 9 AY: KUSURSUZ PERFORMANS

Geliştirilen sistem, Dünya yörüngesinde gerçekleştirilen 9 aylık zorlu test sürecinden başarıyla geçti. 517 kilometre yükseklikteki alçak Dünya yörüngesinde (LEO) görev yapan cihaz;

• Sıfır yapısal bozulma: Kimyasal ve yapısal yapısını tamamen korudu.
• Yüksek verimlilik: Enerji kısıtlı araçlar için kritik olan ultra düşük güç tüketimi seviyelerinde çalıştı.
• Düşük hata oranı: İletilen verilerde 10^-8 'den daha düşük bir bit hata oranı (BER) sağlandı.

Bir gösteri olarak, sistem Fudan Üniversitesi marşının tamamını uzaydan yeryüzüne mükemmel bir netlikle iletmeyi başardı.

STRATEJİK ÖNGÖRÜ: JEOSENKRON YÖRÜNGEDE 271 YIL ÖMÜR 

Araştırmacılar, elde edilen veriler ışığında sistemin radyasyon seviyelerinin çok daha yüksek olduğu jeosenkron yörüngelerde (GEO) tam 271 yıl boyunca sorunsuz çalışabileceğini tahmin ediyor. Bu, mevcut uydu teknolojilerinin ömrünü katlayarak artırabilecek stratejik bir gelişme olarak değerlendiriliyor.

MALİYET VE TAŞIMA KAPASİTESİNDE YENİ STANDARTLAR 

Hantal kalkanlara olan ihtiyacın azalması, uzay aracı tasarımlarında devrim yaratabilir. Ağırlığın azalmasıyla birlikte:

• Fırlatma maliyetleri düşecek: Daha hafif uydular daha az yakıt ve maliyetle yörüngeye taşınacak.
• Yük kapasitesi artacak: Kalkanlardan boşalan yere daha fazla bilimsel enstrüman eklenebilecek.
• Derin uzay görevleri: Uzun ömürlü elektronikler, derin uzay sondalarının on yıllar süren yolculuklarını daha güvenli hale getirecek.

Sektör temsilcileri, bu teknolojinin mevcut üretim süreçlerine entegrasyonu ve işlemci/bellek sistemleri gibi diğer bileşenlere uygulanması durumunda uzay endüstrisinde yeni bir ticari rekabet alanının açılacağını öngörüyor.