Zespół CSIC wraz ze spółką spin-off Nanostine, wspierany przez Europejską Agencję Kosmiczną, opracował powłokę z nanocząstek złota i srebra, która ogranicza efekt multipactor niszczący systemy łączności satelitów.
Zjawisko multipactor od ponad 40 lat figuruje na liście obaw Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA). Polega na lawinowym namnażaniu elektronów w próżni, wewnątrz elementów takich jak anteny czy falowody, co może nieodwracalnie uszkodzić sprzęt.
REKLAMA
REKLAMA
Przez dekady standardowym rozwiązaniem było pokrywanie tych elementów preparatem Alodine, związkiem na bazie chromu, który dobrze chroni, ale jest szkodliwy dla zdrowia osób, które z nim pracują, oraz dla środowiska. Europejskie instytucje od dawna dążą do jego zakazania, jednak dotąd żadna z proponowanych alternatyw nie dorównywała mu pod względem parametrów technicznych.
Lidia Martínez, badaczka z CSIC w Instytucie Nauki o Materiałach w Madrycie (źródło w Hiszpański) (ICMM), wyjaśnia, że sektor potrzebował zamiennika emitującego niewiele elektronów wtórnych, bo to one uruchamiają reakcję łańcuchową.
Większość wcześniejszych prób koncentrowała się na modyfikowaniu powierzchni materiałów w skali mikrometrowej. Nie przyniosło to jednak skoku wydajności, którego domaga się przemysł kosmiczny.
W tym przypadku liczy się rozmiar, nie tylko materiał
Zespół z ICMM postanowił zmienić skalę. Zamiast pracować na strukturach mikrometrowych, opracował chropowatą powierzchnię w skali nanometrowej, z detalami rzędu milionowych części metra. Aby to osiągnąć, naukowcy wytworzyli nanocząstki złota i srebra o rozmiarach od 4 do 8 nanometrów, korzystając z techniki ultra wysokiej próżni znanej jako źródło agregacji gazu, która pozwala osadzać materiały bez rozpuszczalników i resztek.
W efekcie powstają porowate, metaliczne, chemicznie czyste powłoki, które – jak wykazały testy w certyfikowanych laboratoriach ESA – zmniejszają emisję elektronów wtórnych o około 30% w porównaniu z Alodine.
Co więcej, tzw. próg energii odcięcia, czyli granica, powyżej której materiał zaczyna generować więcej elektronów, niż pochłania, w niektórych konfiguracjach poprawia się nawet o 300%.
Badacze poddali powłoki także sześciomiesięcznym testom starzeniowym oraz obróbce termicznej w temperaturze 150°C, podobnej do tej, jaką znosi satelita wystawiony na działanie słońca, i stwierdzili, że choć wydajność z czasem nieco spada, nadal pozostaje wyższa niż w przypadku świeżo nałożonego Alodine.
Od patentu do kosmosu: droga wciąż w toku
Technologia ma już wspólny europejski wniosek patentowy CSIC i Nanostine (źródło w Hiszpański), złożony w Europejskim Urzędzie Patentowym w lipcu 2025 roku, który obecnie jest badany.
Komercjalizacją powłoki zajmie się Nanostine, spółka spin-off wywodząca się z CSIC, kierująca ofertę przede wszystkim do sektora kosmicznego. Projekt otrzymał także finansowanie z programu doktoratu przemysłowego Wspólnoty Madrytu oraz wsparcie ESA Business Innovation Center, koordynowanego w Madrycie przez fundację Madri+d.
Mimo dobrych wyników Martínez ostrożnie ocenia harmonogram: wprowadzenie nowej powłoki do realnego zastosowania w kosmosie zwykle wymaga około dekady testów i walidacji.
Badaczka podkreśla, że ESA jest zadowolona z zaproponowanego rozwiązania, jednak zaznacza, że projekt musi jeszcze przejść kilka kolejnych etapów, zanim te materiały polecą na pokładzie satelity.