211service.com
Nanosensoriai kosmose
Keliaujant už žemės atmosferos ribų, labai svarbu sugebėti tinkamai išmatuoti įvairių dujų, kurios gali prasiskverbti į erdvėlaivį, lygį. Pavojus ypač didelis ilgų misijų metu, kai oro tiekime gali kauptis teršalai, kelti grėsmę bet kurios įgulos narių sveikatai ir sudėtingų prietaisų veikimui. Mokslininkai pas NASA Ames tyrimų centras (ARC) ir Goddardo kosminių skrydžių centras kovoja su problema su nauju cheminiu nanojutikliu, pirmuoju tokio tipo, išbandytu kosmose. Kiekvienas jutiklis yra pagamintas iš anglies nanovamzdelių arba nanolaidelių, todėl jam suteikiamas didelis jautrumas.
Erdvės jutikliai: NASA sukurtas cheminis nanojutiklis buvo sumontuotas ant karinio jūrų laivyno palydovo Vidurinė žvaigždė-1 ir paleistas į kosmosą per raketą Atlas V (viršutinis vaizdas). Nanojutiklio modulis (vidurinis vaizdas) yra maždaug 12 centimetrų x 12 centimetrų x 4 centimetrų. Jame yra duomenų gavimo plokštė, mėginių ėmimo sistema, azoto dioksido bakas ir jutiklio lustas (vaizdas apačioje). Nanojutiklis yra vieno centimetro dydžio silicio plokštelė, kuri turi 32 aptikimo kanalus ir naudoja skirtingas nanostruktūros medžiagas.
Kovo mėnesį nanojutiklio lustas, sveriantis tik porą gramų, elektroninėje ir mechaninėje pakuotėje iškeliavo į kosmosą Karinio jūrų laivyno akademijos laive. Vidurinė žvaigždė-1 palydovą ir buvo išbandytas gegužės pabaigoje. Pasak Jing Li, vyriausiojo NASA Ames tyrėjo ir vyresniojo mokslininko, jutiklis sugebėjo atlaikyti intensyvias sąlygas, įskaitant temperatūros ir slėgio ciklus, erdvėje, taip pat ekstremalias vibracijas ir gravitacijos pokyčius, atsirandančius paleidimo metu.
Labai svarbu sukurti cheminį jutiklį kelionėms į kosmosą naudojant nano komponentus, sako Josephas Stetteris, Mikrosistemų inovacijų centro direktorius. SRI International , Menlo parke, Kalifornijoje. Tai vertingas būdas priartėti prie dalykų ir spręsti problemas erdvėje.
NASA mokslininkai sukūrė nanojutiklius padengdami anglies nanovamzdelius skirtingais polimerais, kurie reaguoja su įvairiomis cheminėmis medžiagomis, arba sumaišydami anglies nanovamzdelius ir nanolaidelius su skirtingomis katalizinėmis metalo dalelėmis, kurios veikia kaip jutimo medžiaga. Luste yra 32 jutimo kanalai; Priklausomai nuo aptinkamos cheminės medžiagos, į kiekvieną kanalą dedamos įvairios nanostruktūros medžiagos, anglies nanovamzdeliai arba metalo oksido nanolaideliai – padengti ar nepadengti. Kai nedidelis kiekis tikslinės cheminės medžiagos paliečia jutimo medžiagas, ji sukelia reakciją, dėl kurios per jutiklį tekanti elektros srovė padidėja arba sumažėja. Skirtingi atsakymai sudarys modelį, kurį jutiklis gali naudoti dujoms identifikuoti.
Norėdami išbandyti nanojutiklį, mokslininkai suleido azoto dioksido į kamerą, kurioje buvo nanojutiklis. Kai azoto dioksidas susisiekė su jutimo medžiagomis, jutiklis galėjo išmatuoti per jį praeinančios elektros energijos pokyčius. Iki šiol mokslininkai išbandė daugiau nei 15 cheminių medžiagų, įskaitant amoniaką, vandenilio peroksidą, vandenilio chloridą ir formaldehidą.
Anglies nanovamzdelių naudojimas cheminėms medžiagoms pajusti gali turėti reikšmingų pranašumų, sako Jiri Janata , Džordžijos technologijos instituto chemijos ir biochemijos mokyklos profesorius. Viena vertus, naudojant nanostruktūros medžiagas, padidėja paviršiaus ploto ir tūrio santykis, todėl medžiagos gali sugerti daugiau dujų ir taip pagerinti jautrumą.
Be galimo padidėjusio jautrumo, nanojutikliai yra kietojo kūno įrenginiai. Dėl to jutiklio galiojimo laikas yra iki penkerių metų, palyginti su esamų elektrocheminių jutiklių eksploatavimo trukme nuo šešių iki dvylikos mėnesių.
Pats jutiklio lustas yra vieno centimetro kvadratinis. Elektroninėje pakuotėje jis yra apie 5,1 x 6,4 centimetro x 2,5 centimetro dydžio, bevielis: gali perduoti jutiklio duomenis iš vieno kambario kampo į kitą arba 30 metrų atstumu. Maža galia, mažas dydis ir lengvas svoris kosmose yra labai svarbūs, sako Stetter. Idėja yra ta, kad norime daugiau funkcionalumo mažesnėse pakuotėse, ypač atsižvelgiant į išlaidas ką nors pakelti į erdvę.
NASA mokslininkai tikisi nanojutiklį ilgainiui pastatyti į šaudyklą, Tarptautinę kosminę stotį ir kitas į kosmosą skirtas transporto priemones. Kenedžio kosmoso centro inžinieriai taip pat susidomėjo jutikliu, skirtu paleidimo aikštelės zonoje, kad būtų galima stebėti kuro nuotėkį ir cheminių medžiagų sklaidą spinduliu.
Li, sako Li, jutiklių technologija yra paruošta kosmosui, tačiau, kad jie galėtų skristi į misiją, jie turės būti modifikuoti pagal chemines medžiagas, kurias NASA suinteresuota aptikti. Jutikliai taip pat turės praeiti NASA kosmoso kvalifikacijos procesą, kuris savaime gali būti ilgas nuotykis.