Питер Тсоу - сотрудник входящей в NASA лаборатории реактивных движений, разработал удивительную субстанцию, похожую на плотный голубой дым, нежную, как цветок, но прочную настолько, что она способна выдерживать самые немыслимые нагрузки. Аэрогель, разработанный еще в 1931 году, в наши дни стал одним из перспективнейших материалов. Аэрогель, состоящий на 99,9% из воздуха и на 0,1% из силиконово-диоксидного геля, подвергается предельному высушиванию , что позволяет ему сохранить первоначальный размер и форму, так как обычное испарение может стать причиной разрушения геля.
Из всез известных материалов аэрогель наименее плотный (лишь в 3 раза плотнее воздуха), но при этом является уникальным изолятором, его изоляционные свойства в 39 раз выше, чем у стеклопластики, и это при том, что его плотность в 1000 раз меньше, чем у стекла, так же имеющего силиконовую структуру. Аэрогель способен выдерживать температуру до 1400°С. Аэрогелевый блок размером с человека, не превышающий 400 грамм, способен выдержать вес, доходящий до полутоны.
Аэрогель - это специальный материал с предельной пористостью микронного масштаба, состоящий из отдельных частиц размером в несколько нанометров и связанных между собой в высокопористую разветвленную структуру. Он был создан на основе геля, состоящего из коллоидного силикона, структурные части которого наполнены растворителем. Аэрогель прошел высокотемпературную обработку под давлением, достигавшем критической точки, он очень прочен и легко переносит нагрузки как при запуске, так и находясь в условиях космического окружения. Этот материал уже был опробирован в космосе - "Шаттлами" Spacelab II и Eureca, а также использовался в работе вездехода марсианской версии "Марс Пасфайндер".
Одним из примеров использования аэрогеля в космических исследованиях является американская миссия Stardust ("звездная пыль"), запущенная в феврале 1999 года с мыса Канаверал ракетой-носителем "Дельта-2". Цель этой миссии заключается в том, что "Стардаст" в конкретно намеченное время - приблизительно в начале 2004 года - должен встретиться с кометой Wild-2, взять образцы кометного вещества, а так же межзвездной пыли и затем, к январю 2006 года, доставить собранные космические микрочастицы на Землю для дальнейшего изучения. Функцию "сборщика" этих микрочастиц будет выполнять установленный на космическом аппарате коллектор, или пылевая ловушка, сконструированная по принципу пчелиных сот, ячейки которой заполнены аэрогелем. Когда "Стардаст" достигнет хвоста кометы, аэрогелевая ловушка мягко захватит космические частицы и сохранит их внутри своей структуры до возврата на землю.
Ученые из калифорнийской компании Transparent Networks считают, что в будущем лазер сможет с успехом заменить радиоволны в качестве средства связи с космическими объектами.
Количество информации, ежесекундно получаемой телескопами и датчиками научных спутников, в ближайшем будущем достигнет гигабитных объемов. А так как сеансы связи с наземными станциями для негеостационарных аппаратов возможны лишь во время короткого "окна", потребуется скорость передачи данных порядка сотен гигабит в секунду, с чем радиосвязь уже может не справиться. Установленные сегодня в космических аппаратах системы радиосвязи работают на частотах порядка 40 ГГц, то есть передают до 40 млрд. импульсов в секунду, а лазер, например, инфракрасного диапазона, имеют частоту 193 ГГц.
Использовать оптическую свзяь планируется и для аппаратов, работающих далеко за пределами околоземной орбиты. Например, Mars Global Surveyor передает данные со скоростью всего лишь 80 Кбит/с, что серьезно ограничивает возможности ученых. Хотя световой сигнал тоже ослабевает с расстоянием, скорость передачи информации лазером будет все равно выше, чем у радио.
Один из проектов Transparent Networks предполагает оснащение спутника шестью лазерами с несколько разнящимися длинами волн. Каждый будет передавать со скоростью 60 Гбит/с, и общая скорость передачи данных составит 240 Гбит/с. Проблему "чистого неба" можно решить, разместив несколько приемных станций. По предварительным подсчетам, общая стоимость космических и наземных элементов такой системы составит порядка 400 млн. долларов.
В настоящее время передача данных с помощью лазерного луча используется для организаций соединений между компьютерами на расстоянии около 2,5 км. На российском рынке достаточно широко представлены как иностранные, так и отечественные решения.
