Компания SpaceX прочно вошла в историю, когда 6 февраля 2018 года она запустила свою тяжелую ракету Falcon Heavy, на которой в качестве полезной нагрузки присутствовал родстер Tesla самого Илона Маска. Теперь это первый и единственный автомобиль в космосе.
Кроме того, компания также посадила в машину на место водителя манекен в космическом скафандре SpaceX. Он был назван «Starman». Запуск в космос автомобиля с человекоподобным объектом, конечно, представляет собой довольно интересную и любопытную операцию по отправке различных грузов за пределы Земли. Но что же испытывают сейчас эти объекты, и в первую очередь сам автомобиль, который представляет собой довольно сложный электромеханический агрегат.
После выхода автомобиля на орбиту он провел несколько часов в радиационном поясе Ван Аллена, а затем отправился к поясу астероидов. Маловероятно, что автомобиль был запущен с полным набором электроники на борту. Но просто ради интереса и для лучшего понимания трудностей проектирования аппаратного обеспечения, которое должно работать в космическом пространстве, давайте посмотрим, что произойдет, если в космос будет отправлен полностью оборудованный типичный родстер Tesla.
Для космического оборудования применяются специализированные процессы производства, проектирования и тестирования, поэтому такие электронные компоненты более устойчивы к космической среде, где излучение может вызвать хаос в электронных системах. Тем не менее, все эти дополнительные требования к разработке обычно означают, что космические микросхемы представляют собой значительно улучшенные в плане защиты аналоги используемых на земле компонентов. Поэтому навряд ли в запущенном в космос автомобиле можно найти радиационностойкие компоненты, предназначенные для космоса.
Некоторые космические среды бывают гораздо хуже других. На околоземной орбите все еще есть защита от радиации благодаря магнитному полю Земли. Для сравнения, в межзвездном пространстве существует огромное количество галактического и космического излучения. Воздействие на электронику в космосе может быть разделено на две категории: зарядка и радиационное воздействие.
При зарядке на поверхности космического корабля (в данном случае, на родстере Tesla) или в его внутренней части может возникать нарастание заряда. Если накапливается, слишком много заряда, разряд может произойти либо на поверхности космического корабля (событие, известное как «перегорание»), либо от поверхности до внутренней части космического корабля («пробой»), либо из космического аппарата в космическую среду («разряд в космос»). Результатом может стать нарушение электронных функций, повреждение электронных компонентов или повреждение какой-либо другой части космического корабля.
Радиационное воздействие возникает, когда, как вы догадались, излучение входит в контакт с электроникой. Пояс Ван Аллена – это область, в которой протоны и электроны «захвачены» в область вокруг Земли. Это динамичная среда, поэтому она зависит от погоды на Солнце, с высокой активностью электронов во время вспышек и высокой активностью протонов в противном случае. Кроме того, солнечные космические лучи излучают солнечные энергетические частицы, состоящие из протонов, электронов, альфа-частиц и некоторых тяжелых ионов. Тяжелые ионы могут нанести значительный ущерб электронике.
Галактические космические лучи являются мощными и особенно вредными для электроники. Тяжелые ядра, протоны и альфа-частицы могут проникать глубоко в электронные компоненты. Родстер Tesla будет подвергнут воздействию всех этих явлений – в поясе Ван-Аллена будет ионизироваться электроника, и в конечном итоге это ухудшит функционирование компонентов, а радиационное излучение может привести к негативным разовым событиям, когда микросхемы могут за считанные секунды выйти из строя.
И, конечно, хотя космическое пространство в основном пустое, все еще существуют возможности, что на пути автомобиля появятся микрометеориты, которые нанесут значительный ущерб. Одним из известных космических аппаратов, которые были подвергнуты довольно небольшому ущербу из-за микрометеоритов, является Международная космическая станция (МКС). МКС состоит из модулей, соединенных вместе, а те, в которых находятся люди, покрыты кевларом, сверхсильным синтетическим материалом, используемым в пуленепробиваемых жилетах. Вряд ли у родстера Tesla есть такое покрытие, поэтому взаимодействие с астероидной пылью может добавить ему несколько отверстий. Кроме того, если литиево-ионные батареи машины все еще находятся внутри, воздействие микрометеоритов может привести к их взрыву.
В связи со всеми вышеописанными факторами, даже если люди или инопланетяне, когда-нибудь найдут болтающийся в космосе родстер Tesla, это уже будет довольно потрепанный автомобиль, совершенно непригодный для езды.