Ομάδα του CSIC μαζί με τη spin-off Nanostine και με τη στήριξη της ESA σχεδιάζει επίστρωση νανοσωματιδίων χρυσού και αργύρου που περιορίζει το φαινόμενο multipactor στα συστήματα επικοινωνίας δορυφόρων.
Το φαινόμενο multipactor βρίσκεται εδώ και πάνω από 40 χρόνια στη λίστα ανησυχιών του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA). Πρόκειται για χιονοστιβάδα ηλεκτρονίων που δημιουργείται στο κενό, μέσα σε εξαρτήματα όπως κεραίες ή κυματοδηγούς, και μπορεί τελικά να προκαλέσει μη αναστρέψιμες βλάβες στον εξοπλισμό.
ΔΙΑΦΉΜΙΣΗ
ΔΙΑΦΉΜΙΣΗ
Επί δεκαετίες, η λύση που χρησιμοποιείται κατά κύριο λόγο ήταν να καλύπτονται αυτά τα εξαρτήματα με Alodine, ένα υλικό με βάση το χρώμιο που προσφέρει καλή προστασία, αλλά είναι επιβλαβές για την υγεία όσων το χειρίζονται και για το περιβάλλον. Οι ευρωπαϊκές αρχές πιέζουν εδώ και χρόνια για την απαγόρευσή του, ωστόσο μέχρι σήμερα καμία από τις προτεινόμενες εναλλακτικές δεν είχε καταφέρει να ισοφαρίσει τις τεχνικές του επιδόσεις.
Η Λίδια Μαρτίνεθ, ερευνήτρια του CSIC στο Ινστιτούτο Επιστημών Υλικών της Μαδρίτης (πηγή στα Ισπανικά) (ICMM), εξηγεί ότι ο κλάδος χρειαζόταν ένα υποκατάστατο που να εκπέμπει λίγα δευτερεύοντα ηλεκτρόνια, καθώς αυτά είναι που πυροδοτούν την αλυσιδωτή αντίδραση.
Οι περισσότερες προηγούμενες προσπάθειες είχαν επικεντρωθεί στην τροποποίηση της επιφάνειας των υλικών σε μικρομετρική κλίμακα, χωρίς να επιτύχουν την αύξηση της απόδοσης που απαιτεί η αεροδιαστημική βιομηχανία.
Σε αυτή την περίπτωση το μέγεθος μετράει, και όχι μόνο στο υλικό
Η ομάδα του ICMM αποφάσισε να αλλάξει κλίμακα. Αντί να δουλεύει με μικρομετρικές δομές, ανέπτυξε μια τραχιά επιφάνεια σε νανομετρικό επίπεδο, δηλαδή με χαρακτηριστικά της τάξης του ενός εκατομμυριοστού του μέτρου. Για να το πετύχουν, παρήγαγαν νανοσωματίδια χρυσού και αργύρου μεγέθους μεταξύ τεσσάρων και οκτώ νανομέτρων, με μια τεχνική υπερύψηλου κενού γνωστή ως πηγή συσσωμάτωσης αερίου, η οποία επιτρέπει την εναπόθεση των υλικών χωρίς διαλύτες και υπολείμματα.
Το αποτέλεσμα είναι πορώδη μεταλλικά φιλμ, χημικά καθαρά, τα οποία, σύμφωνα με δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν σε πιστοποιημένα εργαστήρια της ESA, μειώνουν κατά περίπου 30% την εκπομπή δευτερευόντων ηλεκτρονίων σε σχέση με το Alodine.
Επιπλέον, το λεγόμενο σημείο ενέργειας αποκοπής, το όριο από το οποίο το υλικό αρχίζει να παράγει περισσότερα ηλεκτρόνια απ’ όσα δέχεται, βελτιώνεται έως και κατά 300% σε ορισμένες διαμορφώσεις.
Οι ερευνητές υπέβαλαν επίσης τα επιστρώματα σε δοκιμές γήρανσης διάρκειας έξι μηνών και σε θερμικές κατεργασίες στους 150 ºC, παρόμοιες με αυτές που υφίσταται ένας δορυφόρος εκτεθειμένος στον ήλιο, και διαπίστωσαν ότι, παρότι η απόδοση μειώνεται ελαφρά με τον χρόνο, παραμένει καλύτερη από εκείνη του φρεσκοεφαρμοσμένου Alodine.
Από την πατέντα στο διάστημα, μια πορεία που δεν έχει ολοκληρωθεί
Η τεχνολογία διαθέτει ήδη κοινή ευρωπαϊκή αίτηση πατέντας από το CSIC και την Nanostine, η οποία κατατέθηκε στο Ευρωπαϊκό Γραφείο Διπλωμάτων Ευρεσιτεχνίας τον Ιούλιο του 2025 και βρίσκεται σήμερα στη φάση εξέτασης.
Η Nanostine, spin-off που προέκυψε από το ίδιο το CSIC, θα αναλάβει την εμπορική αξιοποίηση του επιστρώματος, με κύριο στόχο τον αεροδιαστημικό κλάδο. Η ανάπτυξη αυτή έχει χρηματοδοτηθεί επίσης από ένα πρόγραμμα Βιομηχανικού Διδακτορικού της Περιφέρειας Μαδρίτης και έχει υποστηριχθεί από το ESA Business Innovation Center, που συντονίζεται στη Μαδρίτη από το Ίδρυμα Madri+d.
Παρά τα καλά αποτελέσματα, η Μαρτίνεθ παραμένει επιφυλακτική ως προς τα χρονοδιαγράμματα: η πορεία ενός νέου επιστρώματος μέχρι την πραγματική του χρήση στο διάστημα συνήθως απαιτεί περίπου μία δεκαετία διαδικασιών πιστοποίησης.
Η ερευνήτρια αναφέρει ότι η ESA έχει εκφράσει ικανοποίηση για τη λύση που παρουσιάστηκε, επιμένει όμως ότι το έργο πρέπει ακόμη να περάσει από αρκετά στάδια πριν αυτά τα υλικά μπορέσουν να ταξιδέψουν σε έναν δορυφόρο.