Китайские исследователи из Университета Фудань разработали электронику на основе материала толщиной в один атом, которая выдерживает жесткое космическое излучение без традиционной громоздкой защиты.
За пределами защитного магнитного поля Земли электроника космических аппаратов подвергается постоянной бомбардировке высокоэнергетическими частицами. Это излучение постепенно разрушает электронные схемы, вызывает сбои в передаче данных и сокращает срок службы спутников. Обычно инженеры решают эту проблему с помощью громоздкой защиты, но она увеличивает вес аппарата и удорожает запуск.
Группа исследователей из Университета Фудань предложила альтернативный подход. Вместо экранирования они создают электронику из материала настолько тонкого, что радиация просто не может ему навредить. В основе разработки лежит дисульфид молибдена, или MoS₂ — соединение толщиной всего в один атомный слой, около 0,7 нанометра. Энергетические частицы проходят сквозь такую структуру, не создавая разрушительных дефектов, характерных для обычных кремниевых чипов.
Ученые вырастили однородный монослой MoS₂ на пластине диаметром 10 сантиметров. Из этого материала они изготовили транзисторы, а затем собрали из них полноценную систему радиочастотной связи, работающую в диапазоне от 12 до 18 гигагерц. Важно, что система включает как передатчики, так и приемники сигнала, полностью имитируя работу спутникового оборудования.
Сначала устройство подвергли мощному гамма-облучению на Земле — оно не показало признаков структурной или химической деградации. Затем систему запустили на орбиту высотой 517 км. За девять месяцев работы частота ошибок при передаче данных составила менее 10⁻⁸.
На основе собранных данных ученые рассчитали, что на геосинхронной орбите с более жесткой радиацией такая электроника способна проработать более 270 лет. Технология может изменить конструкцию спутников: отказ от тяжелой защиты снизит вес и стоимость запуска. Однако пока система обеспечивает только радиочастотную связь, тогда как полноценный космический аппарат требует процессоров, памяти и блоков управления. Следующими шагами станут масштабирование производства и интеграция новой электроники с существующими кремниевыми технологиями.