SpaceX построит ускоритель частиц мощностью 230 МэВ во Флориде

Солнце извергает в пространство потоки заряженных частиц. Часть этого огненного шквала врезается в земную атмосферу, зажигая в ночном небе ослепительные полярные сияния.

Но если для нас это зрелище – почти волшебство, то для техники на орбите солнечная “погода” оборачивается настоящей головной болью. Потоки частиц способны буквально разрушать бортовую электронику спутников, ставя под угрозу их миссии и сокращая срок службы. Об этом прямо говорят исследования, посвященные их влиянию на аппаратуру в космосе, включая риск для работоспособности и долговечности аппаратов.

Стремясь взять изучение и испытание этого явления под собственный контроль, компания SpaceX разрабатывает во Флориде собственный ускоритель частиц. Речь идет о циклотроне – установке, способной разгонять отдельные протоны почти до скорости света. Это позволит инженерам моделировать воздействие радиации на космические аппараты компании, включая спутники системы широкополосной связи Starlink.

Вице-президент направления Starlink Майкл Николлс подтвердил эту новость в на прошлой неделе. Он сообщил, что компания “нанимает первоклассных инженеров для работы на нашем новом циклотроне мощностью 230 мегаэлектронвольт во Флориде, где мы переносим испытания на одиночные радиационные события внутрь компании, чтобы ускорить разработку всех транспортных систем SpaceX”. Мегаэлектронвольт (МэВ) – это распространенная единица измерения кинетической энергии, которую может получить отдельная частица.

Если объяснить проще, циклотрон с помощью магнитного поля закручивает траекторию заряженных частиц по кругу, постепенно разгоняя их до огромных энергий. Затем эти частицы направляют в образцы материалов – чтобы на Земле воссоздать то, что в космосе происходит само собой: удары жесткой радиации.

Судя по вакансиям, размещенным на ZipRecruiter, цель проекта – понять, как компьютерные чипы реагируют на бомбардировку высокоэнергетическими частицами.

“Этот протонный ускоритель будет использоваться для отбора и детальной характеристики электроники на всех наших аппаратах и платформах, обеспечивая беспрецедентную гибкость в оценке производительности на уровне микросхем [и собранных печатных плат], что станет критически важным по мере создания и масштабирования наших ИИ-созвездий и аппаратов для исследования дальнего космоса”, – говорится в описании вакансии инженера по испытаниям электроники.

“В составе нашей динамичной команды по изучению радиационных эффектов вы будете отвечать за работоспособность авионики во всем нашем ряде аппаратов (Dragon, Falcon, Starship, Lunar Human Landing System и др.), а также спутников (Starlink, Starshield) в самых суровых и разнообразных радиационных условиях, какие только можно представить”, – говорится в объявлении.

При мощности 230 МэВ циклотрон SpaceX будет весьма серьезной установкой – хотя и уступит по энергетическому напору 590-МэВ кольцевому циклотрону Института Пауля Шеррера в Швейцарии, который считается самым мощным в мире по мощности пучка. К слову, Большой адронный коллайдер CERN – это вовсе не циклотрон, а иной тип ускорителя частиц, называемый синхротроном.

Спутники Starlink уже не раз сталкивались с разрушительным воздействием космической погоды – особенно во время солнечных бурь. Эти всплески электромагнитной активности на орбите сокращают срок службы аппаратов и нередко заставляют их сходить с орбиты куда раньше, чем планировалось, как показывают наблюдения за такими случаями в период сильных солнечных штормов.

За пределами околоземной орбиты условия становятся еще жестче. Далеко за защитной кромкой земной атмосферы, которая простирается на тысячи миль от поверхности планеты, космические аппараты сталкиваются с полной мощью космической радиации – серьезным вызовом для миссий в дальний космос, будь то пилотируемые или автоматические.

Ученые продолжают изучать и влияние космической радиации на человека. На поверхности Луны астронавты получают в 2,6 раза большую дозу излучения, чем если бы провели то же время на борту Международной космической станции – об этом свидетельствуют данные исследований, посвященных радиационной обстановке за пределами низкой околоземной орбиты.