Selbstheilendes Nano-Raumschiff könnte innerhalb von 20 Jahren Alpha Centauri erreichen

Mit der aktuell verfügbaren Technologie wäre ein konventionelles Raumschiff 18.000 Jahre unterwegs, bevor es unseren nächsten interstellaren Nachbarn Alpha Centauri erreichen würde, der etwa 4,22 Lichtjahre von uns entfernt ist. Berechnungen der NASA legen jedoch nahe, dass ein Nano-Raumschiff aus einem Silizium-Chip, das mit einem Fünftel der Lichtgeschwindigkeit unterwegs ist, die Reise in knapp 20 Jahren hinter sich bringen könnte. Das Problem an der Sache: Solch ein Nano-Raumschiff wäre viel zu empfindlich, um die Reise über so eine lange Zeit unbeschadet zu überstehen. Ein Team der NASA und des Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) entwickeln daher Methoden, mit denen sich der Chip unterwegs selbst heilen kann.

Hitze heilt Defekte

Aktuell gibt es drei Ansätze, um die Lebensdauer eines solchen Nano-Raumschiffes auf einer interstellaren Reise zu verlängern. Der offensichtlichste davon ist, das Raumschiff mit einer Art Metallschild zu umgeben, das es gegen Strahlung abschirmt. Jedoch würde dies unnötig viel Gewicht hinzufügen und dem Gedanken hinter dem Konzept des Nano-Raumschiffes zuwiderlaufen. Als Alternative böte sich an, dass Astronomen den Kurs des Raumschiffes so planen, dass es so wenig Strahlung wie möglich ausgesetzt wird. Diese Maßnahme würde die Missionszeit allerdings deutlich verlängern und hilft nicht gegen unvorhergesehene Gefahren.

Auf die dritte Methode konzentriert sich die NASA aktuell mit dem KAIST. Die Forscher arbeiten an einem „radiation-aware circuit design“, also einem Design, das auf Strahlung reagieren kann. Statt herkömmlichen Transistoren nutzen die Forscher einen sogenannten „gate-all-around“ Nanodraht-Transistor (GAA FET), der vom KAIST entwickelt wurde. Diese Schaltkreise regulieren den Elektronenfluss und erzeugen innerhalb von 10 Nanosekunden eine Temperatur von mehr als 900° C. Die Hitze kann den Performance-Abfall durch Strahlung, mechanischem Stress und Alter wieder reparieren.

Neuartige Transistoren ermöglichen Langstreckenreisen für Nano-Raumschiffe

Die Forscher testeten ihr System in drei verschiedenen Komponenten, die für solch ein Nano-Raumschiff von kritischer Bedeutung wären: Einem Mikroprozessor. DRAM-Speicher und einem Flash-Speicher zur Datensicherung. In allen drei Komponenten erwies sich das System als geeignet, die Lebensdauer des Geräts zu verlängern und wiederholt mit auftretenden Defekten klarzukommen. Der Flash-Speicher konnte 10.000 Mal repariert werden, bei dem DRAM gelang dies sogar unglaubliche 10¹² mal.

Die verwendeten Transistoren erwiesen sich außerdem als insgesamt widerstandsfähiger gegenüber kosmischer Strahlung. Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass ihre Technologie einem Nano-Raumschiff Langstreckenreisen ermöglichen kann.

Die Ergebnisse wurden auf dem International Electron Devices Meeting (IEDM) letzte Woche in San Francisco präsentiert.

Via NewAtlas.com