Strahlenresistente Elektronik für das All kreiert

Peng Zhou und seine Kollegen haben ein aus diesem Material aufgebautes Kommunikationssystem einer Reihe strenger Tests unterzogen, die ihre Arbeit bestätigt haben.

Strom kosmischer Strahlung

Ausserhalb des Schutzes des Erdmagnetfelds sind die elektronischen Komponenten moderner Raumfahrzeuge extrem anfällig für den ständigen Strom kosmischer Strahlung und schwerer Ionen. Zwar können die Bordsysteme mit strahlungsabschirmenden Materialien geschützt werden, doch dieser Ansatz nimmt wertvollen Platz in Anspruch und erhöht das Gewicht des Raumfahrzeugs.

Diese zusätzliche Masse treibt die Startkosten in die Höhe und reduziert die Nutzlast für wissenschaftliche Instrumente oder Kommunikations-Hardware. Eine weitaus bessere Lösung wäre es, die Elektronik selbst aus Materialien herzustellen, die von Natur aus widerstandsfähig gegen Strahlenschäden sind.

Ein besonders vielversprechender Weg führt über hochleitfähige, ultradünne Materialien wie Molybdändisulfid (MoS2). Das Material ist nur eine einzige Atomschicht dick - etwa 0,7 Nanometer - und hat sich in früheren Laborstudien bereits als bemerkenswert robust gegenüber strahlungsinduzierten Defekten erwiesen.

Gammastrahlen ohne Einfluss

Das Team hat zunächst einlagiges MoS2 "gezüchtet" und verwendete es zur Herstellung eines transistorbasierten Hochfrequenz-Kommunikationssystems. Die Schaltkreise haben die Experten dann starken Gammastrahlen ausgesetzt, deren Dosis mit derjenigen vergleichbar war, der Elektronik im All ausgesetzt ist.

Nach dieser Tortur hat sich die Leistung des Bauteils in keiner Weise verschlechtert, berichtet das Team. Auch der Stromverbrauch blieb gering, was für energiebegrenzte Raumfahrzeuge ein wichtiger Vorteil ist, so die Forscher.

Nachdem sie die Widerstandsfähigkeit des Systems im Labor unter Beweis gestellt haben, schickten ihre MoS2-basierte Schaltung in eine erdnahe Umlaufbahn. In einer Höhe von etwa 500 Kilometern, vergleichbar mit der vieler Kommunikationssatelliten, arbeitete das Gerät neun Monate lang absolut zuverlässig, obwohl es gegen die zerstörerische Strahlung kaum geschützt war. (pressetext.com)