En avril de cette année, un groupe d'hommes d'affaires et de scientifiques, dont Stephen Hawking, a annoncé un projet ambitieux d'exploration de l'espace interstellaire à l'aide d'un nanosatellite compact de la taille d'un timbre-poste alimenté par une propulsion laser. Objectif: se rendre chez le plus proche voisin du système solaire - Alpha Centauri.
Si ce petit vaisseau spatial peut être accéléré à presque 1/5 de la vitesse de la lumière prévue, alors le navire pourra atteindre sa destination en seulement 20 ans. Mais l'électronique d'un appareil aussi petit et fragile peut-elle fonctionner pendant 20 ans dans cet espace difficile?
Le plus gros problème auquel le projet Breakthrough Starshot de Hawking devra faire face, selon des chercheurs de la NASA et du Korea Institute of Science and Technology, est le rayonnement spatial.
Comme dans le cas des astronautes, l'engin spatial devra subir à chaque seconde l'impact colossal de particules hautement chargées, ce qui peut causer de graves dommages à la couche de dioxyde de silicium qui recouvrira l'engin spatial. Dans cette situation, tous les composants internes de l'appareil échoueront bien avant la fin du voyage spatial de 20 ans.
Comment résolvez-vous ce problème? L'une des options, selon les scientifiques de la NASA, pourrait être de tracer une route autour des zones les plus dangereuses, où la concentration de rayonnement de fond est beaucoup plus élevée que d'habitude. Cependant, dans ce cas, la durée de la mission peut augmenter plusieurs fois. En outre, même une exposition minimale aux radiations entraînera inévitablement de graves dommages au vaisseau spatial au fil du temps.
Une autre option plus pratique peut être de protéger la sonde et son électronique dans l'espoir de réduire l'impact du rayonnement de fond cosmique nocif. Cependant, encore une fois, ajouter du poids supplémentaire au vaisseau spatial ralentira la vitesse de la mission, car le plus gros vaisseau spatial ne pourra pas accélérer aux vitesses souhaitées.
Cependant, il existe une troisième voie qui pourrait fonctionner si nous pouvons construire un nanoship capable de s'auto-guérir à partir du rayonnement cosmique sur son chemin vers Alpha Centauri.
«En fait, la technologie des puces auto-cicatrisantes existe depuis des années», déclare Jin-Woo Han, chercheur à la NASA.
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La question peut être résolue par les transistors expérimentaux GAA FET (gate-all-around) développés par une équipe internationale de scientifiques. Leur particularité réside dans le fait que les puces basées sur ces transistors peuvent récupérer sous l'influence de la chaleur. La chaleur, à son tour, peut être générée à l'aide d'un courant électrique. L'idée principale est qu'une telle puce à l'intérieur du vaisseau spatial s'éteindra pendant un long voyage dans l'espace toutes les quelques années. Au moment de ces "redémarrages", l'effet de la chaleur le restituera des effets du rayonnement. Après la récupération, la puce se réactivera et continuera à faire son travail.
Lors de tests en laboratoire de ces transistors, les scientifiques se sont assurés que la mémoire flash basée sur eux lorsqu'ils sont chauffés peut être restaurée jusqu'à 10 000 fois et la mémoire DRAM jusqu'à 1012 fois. Bien entendu, du point de vue des perspectives d'utilisation dans les engins spatiaux à l'heure actuelle, ces transistors sont encore une solution hypothétique. Comme mentionné ci-dessus, les transistors sont expérimentaux. Une perspective nouvelle et extérieure sur leur efficacité est nécessaire. Cependant, l'équipe qui les a créés pense que leur utilisation dans des missions spatiales comme Breakthrough Starshot est en effet possible.
Bien sûr, résoudre le problème du fonctionnement de l'électronique dans des environnements difficiles n'est qu'une partie d'un puzzle plus vaste. Si le petit vaisseau spatial va à la rencontre d'Alpha Centauri, il devra combattre plus que de simples radiations. Les collisions avec le gaz cosmique et la poussière seront tout aussi dangereuses lors de ce voyage.
Plus tôt cette année, l'équipe de recherche Breakthrough Starshot a commencé une série d'expériences basées sur les risques et a découvert qu'une collision d'un si petit navire avec même des particules de poussière cosmique serait catastrophique. Cela signifie qu'il est nécessaire de revenir à nouveau sur la question du blindage de protection de l'appareil.
Avant que le projet ne devienne réalité, il faudra un travail énorme. Et pas seulement d'ingénierie, mais aussi scientifique. En fin de compte, cependant, tous les efforts ne seront peut-être pas vains. L'idée elle-même, plutôt même pas une idée, mais un désir très réel - atteindre une étoile en dehors du système solaire dans 20 ans - devrait non seulement étonner, mais aussi incroyablement motiver. Heureusement, le premier et le second sont en abondance dans la science moderne.
NIKOLAY KHIZHNYAK
