ІІІ. Ғарыштық нанотехникалар.

3.1. Наноматериалдар.

Геометриялық өлшемі D~1...100 нм. Наноматериалдар мен нанобөлшектер қасиеттерінің неғұрлым күшті өзгерістері кристаллиттер өлшемі 10..100 нм болғанда орын алады. Мұның негізгі физикалық себетерін 9 суреттен көрсетуге болады. Нанобөлшектер үшін жұқа беттік қабаттағы қабаттағы атомдар үлесі (~ 1 нм), микробөлшектермен салыстырғанда айтарлықтай артады. Беттік атомдарда көршілес атомдарға байланысты барлығы қосылмайды. Беттің көтеріңкі тұстарындағы атомдар үшін байланыстардың қанығуы одан да жоғары. Нәтижесінде бет астындағы қабатта кристалл торының күшті бұрмалануы орын алады және тіптен тор типінің ауысуы орын алуы мүмкін. Басқа аспект еркін беттің кристалл ақауларының жиналу (құю) орны болатындығы. Бөлшектер өлшемі кіші болғанда олардың концентрациясы құрылымдық ақаулардың бетке шығуы салдарынан және нанобөлшек материалын құрылым ақаулары мен химиялық қоспалардан тазалағанда айтарлықтай артады. Деформация және бүліну процестерінің жұқа бет астындағы қабатта метал материалдың ішкі көлемімен салыстырғанда алға оза отырып жүретіндігі анықталды, бұл көбінесе механикалық қасиеттерді (мықтылық, пластикалық) анықтайды.

Наноматериалдар спецификасының келесі себебі наноматериалдардағы түйіршіктер немесе кристаллиттер өлшемдерінің кішіреюімен бірге бөліну шекарасының көлемдік үлесінің ұлғаюы болып табылады.

3.2. Наноспутниктер.

Спутниктер: ауыр, орташа және шағын болып үшке бөлінеді. Үшіншісі, яғни салмағы 10 кг мен 50 кг аралығын құрайтын шағын спутниктер, соңғы уақытта көбірек сұранысқа ие болып жүр.Сондай-ақ, 5 кг шамасында салмағы бар наноспутниктер те бар. Алғашында көбі бұл наноспутниктерді ойыншық секілді көрді. Алайда, уақыт өте келе пікір өзгерді.

Наноспутниктердің көптеген артықшылықтары бар. Мысалы, оларды орбитадан шығарудың қажеті жоқ, олар өздері-ақ қалдықсыз жанып кете алады, ешқандай қоқыс қалдырмай ғарышта. Және ең қызығы, олар ірі спутниктер секілді ірі тапсырмаларды да орындай алады.

Шығын бойынша да ыңғайлы. Егер протонның бір старты 100 млн. долларға дейін барса, шағын зымыран-тасығыштың ұшуы 5-6 млн. доллардан аспайды. Егер наноспутниктер 2 млн. доллар тұрса, ауыр спутниктер 100 млн., кейде тіпті 200 млн. доллар тұрады. Айырмашылығын сезесіз ба?

Әлемде қазір танымал болып жатқан бір жоба бар, CubeSat деп аталады. Оны калифорния ғалымдары жасап шықты. Өлшемі 10х10х10 см болатын бұл куб-спутник 1 айдан 3 айға дейін қызмет ете алады. АҚШ-та оларды ғарышқа қосымша жүк ретінде шығарылып келді және мектептердің көпшілігінде өз спутнигі болды. Қазір, әрине, АҚШ мұны тоқтатып қойды, дегенмен CubeSat әлі дамып жатыр.

Спутниктің қызмет ету мерзімі оның энергетикалық мүмкіншіліктеріне байланысты. Олардың жанында күннен энергия алатын қуаты жоғары емес бүйір панельдері бар. Бірақ қазір бұл формат өзгеріп, спутниктердің өмірін ұзартатын CapSat, TopSat секілді жаңа сериялар шығып жатыр. Яғни прогресс үлкен қадаммен жүріп жатыр. Қазірдің өзінде Жер бетін 6 см дәлдікпен суретке түсіре алатын наноспутниктер ұсынылуда.

Аппараттан бөлек, минимизация бөлшектерді де айналып өтпеді. Мысалы, бұрын зымырандағы тұрақтылыққа жауапты геродин деп аталатын құралдың салмағы 150-200 кг болатын, қазір оның көлемі 100 теңгелік монетамен бірдей.

3.3. Нанороботтар

Нанороботтар арқылы біз өзге планетадағы тіршілікті жүзеге асыра аламыз. Көптеген молекулалы-роботтарды жердің айналасына орналастырамыз, олар жақын жердегі планеталар, айды, астероидтарды ретке келтіреді, адамзат тіршілік ете алатындай жағдай жасайды. Көміртегі нанотрубасынан ғаламдық лифт жасау жоспарланып отыр (NASA және LiftPortInc компаниясы). Бұл жоба бойынша 2018 жылдың 12-сәуірінде лифтті шығару керек.

3.4. Ғарыштық құрылғылар

Зымыран-тасығыш — реактивті қозғалыс (зымыран) принципі бойынша әрекет ететін және пайдалы жүктемені ғарыш кеңістігіне шығаруға арналған аппарат.

«Протон» (УР-500, «Протон-К», «Протон-М») — автоматты ғарыш аппараттарын Жер орбитасына және әрі қарай ғарыш кеңістігіне шығаруға арналған ауыр класты зымыран-тасығыш.

9К 310 «Ине-1» жүйесі мен оның 9М313 зымыраны 1981 жылдың 11 наурызында Кеңес Одағы әскери қаруының санатына енгізілді. 9К38 «Ине» - кеңестік тасымалды зенитті зымыран кешені. Ол жалған жылу кедергілерін тудыратын, төменде ұшатын әуе нысандарын жоюға арналған. 9К38 «Ине» кешенінің оқтұмсығы шағын, ұшу ауқымы шектеулі әрі іздеу қабілеті басқа нысандардан әлдеқайда төмен. Дегенмен ол қарсы шабуыл кезінде басымдық танытады. Алғашқы құрылымы өзгертіліп, толықтырылған 9К38 «Ине» кешені мен оның 9М39 зымыраны 1983 жылы Кеңес Одағының әскери қару-жарағы қатарына біржола енгізілді.

Баяу қондыру - ғарыштық ұшу аппараттары немесе басқа ауа кемелері жылдамдығын Жерге не т.б. ғаламшарға түскенге дейін бірте-бірте баяулата отырып қондыру. Баяу қондыру атмосферасы тығыз ғаламшарларда парашютпен, тікұшақ винті тәріздес көтергіш ротормен, ғарыштық ұшу аппаратын Жерге қондыру үшін қолданылатын әр түрлі құралдар көмегімен, ал атмосферасыз ғаламшарларда ракета двигателін тежеу арқылы жүзеге асырылады.

Викинг – АҚШ-тың Марсты зерттеуге арналған орбиталық-қону ғарыштық аппараты. 1975 ж. В.-1 және В.-2 ұшырылған. Марсқа 1976 ж. жеткен. Сөйтіп, алғаш рет Марс бетінің фото теледидарлық кескіні түсіріліп, жерге жеткізілді.

IV. Қорытынды

Сонымен қазіргі таңда ғарыш әлемін нанотехнология мен нанотехникаларсыз елестету мүмкін емес. Ғарыштық лифт аспан әлемі мен Жерді жалғап тұрған алып қондырғы, яғни ғарыштық лифт нанотехнологияның үлкен жетістігі болып табылады. Сонымен қатар, алып спутниктер мен наноспутниктер аспан әлемінің жұмбақтарын шешуде орасан зор ықпал етуде. Нанороботтар мен наноматериалдар да ғарыш кеңістігінде зерттеу жұмыстарын жүргізуде үлкен көмек болып отыр.

Ғалымдар мен ғарыш институттары бірігіп, болашақта көптеген наноқұрылғылар мен нанотехникаларды ойлап табады. Ғарыш нанотехнологиясы үлкен жылдамдықпен дамып келеді. Нанотехнология тек қана ғарыш кеңістігінде ғана емес, басқа да салаларда өз жемісін беруде. Бұған ғылыми фантастикаға ден қойған бірқатар жаңашылдардың да сенімсіздік танытары күмәнсіз. Мәселен, Scientifus Amerika журналының болжамына сүйенсек, таяу арада көлемі почта маркасына тең медициналық құрылғы жасалады екен. Соны жарақат алған жерге қойса жеткілікті, ол қанның құрамын, қандай дәрі қажет екенін анықтап, сол дәрі-дәрмекті қанның құрамына өзі жібереді. 2025 жылы дайын атомнан кез келген затты құрастыруға қабілетті алғашқы нанороботтар жасалмақшы. Ауыл шаруашылығында да айтарлықтай өзгерістер болады: нанороботтар өсімдіктер мен жануарларды алмастырып, азық-түлік өндіретін дәрежеге қол жеткізеді. Осыған сәйкес экологиялық жағдай да жақсара түседі. Өнеркәсіптің жаңа түрлері болашақта қалдық заттар шығармай, оның есесіне нанороботтар ескі қалдықтарды жояды. Тәжірибе барысында анықталғандай, тоннельдеуші микроскоптың бұрынғыларға қарағанда біршама артықшылықтары бар екен. Соның көмегімен жекелеген атомдарды "көруді" былай қойғанда, соларға әсер ету арқылы кез келген кернеуді өзгертуге де мүмкіндік туады: қарапайым тілмен айтсақ, тоннельдеуші микроскоптың көмегімен атомды "іліп" алуға және қажетті жеріне қондыруға болады. Физиктердің атомдарды өз қалауынша орналастыруға теориялық мүмкіндіктері пайда болады, яғни соларды кірпіш секілді қалай отырып, кез келген затты жасап шығуға болады екен.

Міне, нанотехнология көптеген жаһандық проблемалардың шешімі болып отыр. Нанотехнологияның көмегімен таңғажайып нәрселердің шынайы болып жатқанын көруге болады.