۱۱ تير ۱۴۰۴
به روز شده در: ۱۱ تير ۱۴۰۴ - ۱۹:۲۶
فیلم بیشتر »»
کد خبر ۹۸۰۶۶۶
تاریخ انتشار: ۰۷:۴۵ - ۱۹-۰۴-۱۴۰۳
کد ۹۸۰۶۶۶
انتشار: ۰۷:۴۵ - ۱۹-۰۴-۱۴۰۳

ساخت ماهواره‌هایی با قابلیت خودترمیم‌ شوندگی به لطف یک ماده خاص

ساخت ماهواره‌هایی با قابلیت خودترمیم‌ شوندگی به لطف یک ماده خاص
محیط فضا خشن و پر از تشعشعات شدید است. دانشمندانی که فضاپیماها و ماهواره‌ها را طراحی می‌کنند به موادی نیاز دارند که بتوانند این شرایط را تحمل کنند.

تشعشعات فضایی می‌تواند به ماهواره‌ها آسیب برساند و یک ماده نسل بعدی می‌تواند آنها را در معرض پرتوهای کیهانی مقاوم کند به طوری که خودشان را ترمیم کنند.

به گزارش ایسنا، محیط فضا خشن و پر از تشعشعات شدید است. دانشمندانی که فضاپیماها و ماهواره‌ها را طراحی می‌کنند به موادی نیاز دارند که بتوانند این شرایط را تحمل کنند.

به نقل از اسپیس، در مقاله‌ای که در ماه ژانویه سال ۲۰۲۴ منتشر شده است، محققان یک ماده نیمه هادی نسل بعدی به نام پروسکایت هالید فلزی را نشان دادند که در واقع می‌تواند خود را از آسیب تشعشع بازیابی و التیام بخشد.

پروسکایت‌های هالید فلزی دسته‌ای از مواد هستند که در سال ۱۸۳۹ کشف شدند و به وفور در پوسته زمین یافت می‌شوند. آنها نور خورشید را جذب می‌کنند و آن را به طور موثر به الکتریسیته تبدیل می‌کنند و به طور بالقوه گزینه مناسبی برای صفحات خورشیدی مبتنی بر فضا هستند که می‌توانند ماهواره‌ها یا زیستگاه‌های فضایی آینده را تامین کنند.

محققان پروسکایت‌ها را به شکل جوهر می‌سازند، سپس جوهرها را روی صفحات شیشه‌ای یا پلاستیک می‌پوشانند و دستگاه‌های نازک لایه‌ای ایجاد می‌کنند که سبک و انعطاف‌پذیر هستند.

در کمال تعجب، این سلول‌های خورشیدی لایه‌ای نازک مانند سلول‌های خورشیدی سیلیکونی معمولی در آزمایشگاه عملکرد خوبی دارند، در حالی که تقریبا ۱۰۰ برابر نازک‌تر از سلول‌های خورشیدی سنتی هستند.

اما اگر این فیلم‌ها در معرض رطوبت یا اکسیژن قرار بگیرند، ممکن است تخریب شوند. محققان و صنعت در حال حاضر روی رفع این موارد کار می‌کنند.

برای آزمایش اینکه چگونه آنها ممکن است در فضا مقاومت کنند، محققان یک آزمایش تشعشع انجام دادند. آنها سلول‌های خورشیدی پروسکایت را در معرض پروتون‌هایی با انرژی کم و زیاد قرار دادند و ویژگی منحصر به فرد جدیدی پیدا کردند.

پروتون‌های پرانرژی آسیب‌های ناشی از پروتون‌های کم‌انرژی را التیام بخشیدند و به دستگاه اجازه دادند تا بازیابی شود و به کار خود ادامه دهد. سیستم‌های نیمه هادی‌ معمولی که برای الکترونیک فضایی استفاده می‌شوند این بهبود را نشان نمی‌دهند.

محققان از این یافته شگفت زده شدند. اینکه چگونه ماده‌ای که در معرض اکسیژن و رطوبت تخریب می‌شود، نه تنها در برابر تشعشعات شدید فضا مقاومت می‌کند، بلکه در محیطی که نیمه هادی‌های سیلیکونی معمولی را از بین می‌برد، ترمیم می‌شود نکته قابل توجهی بود.

چرا این یافته مهم است؟

دانشمندان پیش‌بینی می‌کنند که در ۱۰ سال آینده، پرتاب ماهواره به مدار نزدیک زمین به طور تصاعدی افزایش خواهد یافت و سازمان‌های فضایی مانند ناسا قصد دارند پایگاه‌هایی در ماه ایجاد کنند.

موادی که می‌توانند تشعشعات شدید را تحمل کنند و خود ترمیم شوند، متحول کننده خواهند بود.

محققان تخمین می‌زنند که استقرار چند پوند مواد پروسکایت در فضا می‌تواند تا ۱۰ میلیون وات نیرو تولید کند. در حال حاضر حدود ۴۰۰۰ دلار آمریکا به ازای هر کیلوگرم برای پرتاب مواد به فضا هزینه دارد، بنابراین مواد کارآمد مهم هستند.

آن چه که هنوز مشخص نیست

یافته‌های محققان جنبه قابل توجهی از پروسکایت‌ها را روشن می‌کند و تحمل آنها در برابر آسیب و نقص را نشان می‌دهد. بلورهای پروسکایت نوعی ماده نرم هستند، به این معنی که اتم‌های آنها می‌توانند به حالت‌های مختلفی حرکت کنند که دانشمندان آن را حالت‌های ارتعاشی می‌نامند.

اتم‌های موجود در پروسکایت‌ها معمولا به صورت شبکه‌ای قرار می‌گیرند. اما تشعشع می‌تواند اتم‌ها را از موقعیت خارج کند و به مواد آسیب برساند. ارتعاشات ممکن است به بازگرداندن اتم‌ها به جای خود کمک کنند، اما محققان هنوز مطمئن نیستند که این فرآیند دقیقا چگونه کار می‌کند.

یافته‌های آنها نشان می‌دهد که مواد نرم ممکن است به طور منحصر به فردی در محیط‌های شدید، از جمله فضا، مفید باشند.

اما تشعشع تنها فشاری نیست که مواد در فضا با آن مواجه می‌شوند. دانشمندان هنوز نمی‌دانند که پروسکایت‌ها وقتی در معرض شرایط خلاء و تغییرات شدید دما همراه با تشعشع قرار می‌گیرند، چگونه عمل می‌کنند. دما می‌تواند در رفتار ترمیمی که محققان مشاهده کردند، نقش داشته باشد. تحقیقات بیشتری باید در این مورد انجام شود.

این نتایج به ما می‌گوید که مواد نرم می‌توانند به دانشمندان کمک کنند تا فناوری‌هایی را توسعه دهند که در محیط‌های شدید به خوبی کار می‌کنند. تحقیقات آینده می‌تواند عمیق‌تر به چگونگی ارتباط ارتعاشات در این مواد با هر خاصیت خود ترمیم شوندگی بپردازد.

ارسال به دوستان
خروج اعتراضی کانون کارگردانان سینما از شورای صنفی نمایش سیاستمدار عجیب اتریشی که با مرگ گربه اش و رقص با پوتین مشهور شد و حالا دغدغه ببرها را دارد اظهارات عضو ناتو علیه چین، ایران و روسیه انتقال انزونزی به استقلال منتفی شد؛ سپاهان مخالفت کرد پیش‌گویی رونالدو محقق شد: لیگ عربستان در آستانه ورود به جمع ۵ لیگ برتر دنیا تحلیل سه بُعدی سریال بازی مرکب ؛ بازی کودکانه یا بازتاب هولناک زندگی معاصر؟ زمان اعلام نتایج سه آزمون مهم ۱۴۰۴ مشخص شد سفیر آمریکا در ناتو: برای بیرون کشیدن آن ساختار فروریخته در فردو به بیل‌های زیادی نیاز است/ ایران نباید قابلیت‌های هسته‌ای خود را بازسازی کند رئیس ستاد کل نیروهای مسلح: در صورت هر گونه شرارت پاسخ ما کوبنده‌تر از قبل خواهد بود عارف: از ماه‌های اول آغاز به کار دولت جمع‌بندی شد که کشور عملاً در وضعیت جنگی است و بنا بود که به مردم منتقل نشود توپ امضاشده نیمار، یک هوادار را ۱۷ سال زندانی کرد! حضور سران قوا در مراسم گرامیداشت شهدای اقتدار بسکتبال ایران از تورنمنت ویلیام جونز بازماند؛ مشکلات منطقه‌ای و ویزا عامل شد زاکانی: ۱۸۰ خانوار در ۷ هتل مستقر شدند آسوشیتدپرس: بازرسان آژانس همچنان در ایران حضور دارند