Команда CSIC совместно со спин-оффом Nanostine при поддержке ЕКА разработала покрытие из золотых и серебряных наночастиц, которое подавляет эффект мультипактора и предотвращает отказ спутниковых систем связи.
Эффект мультипактора уже более 40 лет входит в перечень проблем, которые беспокоят Европейское космическое агентство (ESA). Это электронная лавина, возникающая в вакууме внутри таких компонентов, как антенны или волноводы, и способная необратимо повредить оборудование.
РЕКЛАМА
РЕКЛАМА
На протяжении десятилетий эталонным решением было покрывать эти элементы Alodine, хромсодержащим составом, который надёжно защищает оборудование, но вреден для здоровья тех, кто с ним работает, и для окружающей среды. Европейские власти уже давно добиваются его запрета, однако до сих пор ни одна из предложенных альтернатив не смогла сравняться с ним по техническим характеристикам.
Лидия Мартинес, исследовательница CSIC в Институте наук о материалах Мадрида (источник на испанском языке) (ICMM), объясняет, что отрасли нужен был заменитель с низкой эмиссией вторичных электронов, поскольку именно они запускают цепную реакцию.
Большинство прежних попыток было сосредоточено на модификации поверхности материалов в микрометровом масштабе, но не дали того скачка в производительности, которого требует аэрокосмическая индустрия.
В этом случае размер действительно имеет значение — и не только материал
Команда ICMM решила сменить масштаб. Вместо работы со структурами микрометрового уровня она разработала шероховатую поверхность на наноуровне, то есть с деталями порядка миллиардной доли метра. Для этого были изготовлены наночастицы золота и серебра размером от четырёх до восьми нанометров с использованием технологии сверхвысокого вакуума, известной как источник газовой агрегации, который позволяет осаждать материалы без растворителей и отходов.
В результате получились пористые металлические плёнки, химически чистые, которые, как показали испытания в аккредитованных лабораториях ESA, снижают примерно на 30 % эмиссию вторичных электронов по сравнению с Alodine.
Кроме того, так называемая энергия отсечки, порог, начиная с которого материал начинает генерировать больше электронов, чем получает, улучшается до 300 % в некоторых конфигурациях.
Исследователи также подвергли покрытия шестимесячным испытаниям на старение и термообработке при 150 °C, подобной той, которую испытывает на себе спутник, находящийся под солнечным излучением, и установили, что, хотя эффективность со временем немного снижается, она всё равно остаётся выше, чем у свеженанесённого Alodine.
От патента до космоса: путь, который ещё не завершён
У технологии уже есть совместная заявка на европейский патент от CSIC и Nanostine (источник на испанском языке), поданная в Европейское патентное ведомство в июле 2025 года и сейчас находящаяся на стадии экспертизы.
Компания Nanostine, спин-офф, созданный на базе самого CSIC, займётся коммерциализацией покрытия, ориентированной прежде всего на аэрокосмический сектор. Разработка также получила финансирование по программе промышленной докторантуры Сообщества Мадрид и сопровождение со стороны ESA Business Innovation Center, который в Мадриде координирует фонд Madri+d.
Несмотря на хорошие результаты, Мартинес осторожно относится к вопросу сроков: доведение нового покрытия до реального применения в космосе обычно требует около десяти лет проверок и валидаций.
По словам исследовательницы, ESA довольна предложенным решением, однако она подчёркивает, что проекту ещё предстоит пройти несколько этапов прежде чем эти материалы смогут отправиться в космос на борту спутника.