Космос под микроскопом

На «Больших вызовах» 2025 года участники направления «Новые материалы и нанотехнологии» проверяли новую теорию образования космической пыли. Это стало возможным благодаря уникальным снимкам, полученным с первого в мире космического сканирующего зондового микроскопа «СММ-2000С» в спутнике «Нанозонд-1». С помощью этого прибора учёные получают детальные снимки того, как космическая среда влияет на обшивку кораблей. Эти исследования помогут создать более совершенные материалы для космической отрасли и улучшить конструкции будущих орбитальных аппаратов. Этот проект — продолжение масштабной научной работы, которая началась ещё в 2021 году. Над ним совместно трудятся специалисты завода «Протон», МИЭТа, Орловского государственного университета имени И. С. Тургенева и талантливые школьники из Сириуса.

В 2021 году под руководством инженеров МИЭТа и завода «ПРОТОН» началась разработка первого в мире сканирующего зондового микроскопа для работы в космосе. Основная цель микроскопа — изучить, как космическая среда влияет на материалы, из которых сделаны космические аппараты. К этой задаче ведущие инженеры и конструкторы страны решили привлечь школьников и привезли свою разработку на программу «Большие вызовы». На протяжении двух лет участники активно работали над созданием макетов и прототипа уникального прибора, а также специальных антенн для приёма данных. Макетирование — это важнейший этап в разработке любого технического устройства. Без этого этапа невозможно создать работающий продукт, ведь именно на стадии макетирования проверяются все идеи и концепции. И именно те макеты, которые разработали участники «Больших вызовов», стали основой для создания полноценного опытного образца прибора.

В 2023 году космический аппарат «Нанозонд-1» с первым в мире космическим зондовым микроскопом «СММ-2000С» был успешно выведен на орбиту с космодрома «Восточный» и начал передавать данные о микроскопических повреждениях материалов от солнечного ветра. Полученные из космоса снимки натолкнули учёных на новую гипотезу о возникновении космической пыли, которую они решили проверить вместе с участниками «Больших вызовов» в 2025 году.

«Ранее считалось, что космическая пыль образуется исключительно в результате столкновений различных космических объектов. Однако детальные снимки позволили установить ещё один механизм её формирования — из материала от разрушения поверхности спутников под воздействием солнечного ветра. Эта теория уже нашла подтверждение в эксперименте школьников в Сириусе при исследовании воздействия плазмы, аналогичной солнечному ветру, на металлы. Впереди нас ждёт новый этап исследований: предстоит изучить, как солнечный ветер воздействует на другие применяемые в космических кораблях материалы», — поясняет руководитель проекта, заведующий лабораторией МИЭТ и руководитель отдела завода «ПРОТОН» Борис Логинов.

Для подтверждения гипотезы школьники в течение 24 дней проводили эксперименты с разными материалами на плазменной установке, моделирующей солнечное излучение.

Чтобы можно было контролировать образование пыли прямо в космосе, участники сконструировали прототип датчика, уникального тем, что он может регистрировать даже самые мельчайшие пылинки размером до одного нанометра. Чтобы проверить работу датчика, команда использует обычные сахаринки. Запуская их с малой скоростью, участники проекта имитируют ту же энергию, которая есть у космических частиц пыли, но имеющую уже космические скорости. 

Дарья Шевченко из Череповца уже третий год участвует в программе. Сначала её привлекла любовь к физике, а теперь у девушки появились более серьёзные планы. «В первый раз всё казалось новым, сложным и непонятным. Но мне очень понравилось, что это реальный проект, где можно почувствовать себя частью настоящей научной команды и поработать вместе с профессионалами. В этом году мы проводим эксперименты, которые моделируют процессы, происходящие в реальном космосе. В будущем я мечтаю стать автором собственного патента, создать что-то новое для науки и принести реальную пользу», — поделилась Дарья.

В течение программы команда проанализировала стойкость различных материалов к солнечному ветру, чтобы определить наиболее устойчивые варианты для использования в космической технике — эти наработки учёные и инженеры России смогут использовать для усовершенствования КА.

Проект сохраняет не только научную, но и образовательную направленность, вовлекая в исследования школьников и студентов со всей страны.

7 августа в Государственной Думе состоялась встреча с молодыми писателями-фантастами, изобретателями и руководством Союза Всероссийского общества изобретателей и рационализаторов (ВОИР), где участвовал и Борис Логинов. Он рассказал об открытиях, которые были сделаны на космическом микроскопе, более года работающем на орбите на кубсате «Нанозонд-1».

Источник.