Юные гении в «Сириусе» работают над прототипом сканирующего зондового микроскопа, который поместят в наноспутник и отправят в космос для исследования различных материалов. Разработка ведется на научно-технологической программе «Большие вызовы» по направлению «Нанотехнологии».
Запуск микроскопа в космос планируется в 2022 году. Результаты экспериментов ребят российские ученые используют в исследовательских работах.
Сканирующий зондовый микроскоп необходим в космосе, он дает изображение поверхности материалов с очень высоким разрешением. За его изобретение физики Герд Карл Бинниг и Генрих Рорер в 1986 году получили Нобелевскую премию.
На «Больших вызовах» школьники создают прототип первого в мире сканирующего зондового микроскопа для космоса, который встроят в наноспутник и запустят на орбиту высотой до 500 километров.
Два года аппарат будет падать в плотных слоях атмосферы, при этом микроскоп будет непрерывно сканировать поверхности различных материалов, на которые воздействуют нанометеориты, солнечный ветер, ионные потоки, космическая радиация и рентгеновское излучение. Кадры передадут на Землю. Таким образом ученые исследуют прочность и стойкость материалов, используемых для обшивки космических кораблей, к различным воздействиям, чтобы усовершенствовать их, найти новые надежные наноструктуры и технологии их получения.
Раньше такие материалы испытывали на Земле, в условиях, приближенных к реальным, а с запуском микроскопа появится возможность сделать это непосредственно в космосе. Кроме того, можно проанализировать воздействие на аппараты космической пыли на орбитах разных высот.
Работа над проектом началась с конструирования. С помощью системы автоматизированного проектирования ребята создали чертежи и образы всех деталей, после чего приступили к сборке аппарата.
«Прототип нашего изделия изготовлен из обычного зондового микроскопа, который школьники разобрали на части и собрали в формате наноспутника. Это было непросто: так как в космосе нет воздуха, пришлось поменять вентиляторы на другие системы охлаждения. Также мы заменили жесткие диски с движущимися частями, которые мешали работе микроскопа, на твердотельные накопители, SSD-диски», – рассказал руководитель проекта, ведущий конструктор завода «Протон» в Зеленограде, заведующий научно-исследовательской лабораторией атомной модификации и анализа поверхности полупроводников, старший преподаватель Московского института электронной техники Борис Логинов.
Ребята уже собрали алюминиевый каркас наноспутника, который надо наполнить оборудованием. Кроме самого микроскопа, туда войдут блок электроники, батарея, плата управления и медные зеркала. В процессе создания космического микроскопа юные ученые многое освоили впервые: научились делать электронные платы и схемы, писать программы для запуска наноспутника, имитировали на вакуумно-плазменной установке солнечную плазму, чтобы изучить изменение разных конструкционных материалов под ее воздействием. Ребята станут соавторами научно-исследовательской работы: результаты их экспериментов найдут применение в трудах ведущих российских ученых.
«Мне очень интересна тема космоса, спутников и исследований, в дальнейшем я планирую связать свою жизнь с нанотехнологиями, поэтому и пришел на этот проект. Здесь мы многое делаем своими руками, работаем с новым оборудованием. Уверен, что полученный опыт и знания я смогу применить в профессиональной деятельности, когда буду работать с инженерными программами», – рассказал участник проекта из Бийска Андрей Лопатин.
После сборки прототипа школьники испытают созданную модель в работе, проверят мощность аккумулятора и работу солнечных элементов.
