Исследователи из KAUST показали, что электронные устройства на основе бета-оксида галлия β-Ga₂O₃ способны работать при экстремально низких температурах — всего 2 К, что соответствует примерно −271 °C. Это почти абсолютный ноль и значительно ниже температур, при которых обычная электроника начинает сталкиваться с проблемами. По словам исследователей, большинство традиционных устройств начинают выходить из строя при температурах ниже примерно 100 К, потому что электроны «замерзают» и перестают нормально участвовать в проводимости.

Оксид галлия интересен тем, что относится к сверхширокозонным полупроводникам. Ранее этот материал уже показывал устойчивость к радиации и высоким температурам, а устройства на его основе могут работать даже при 500 °C с меньшими токами утечки. Теперь команда KAUST продемонстрировала и обратную сторону температурного диапазона: транзистор FinFET и логический инвертор на β-Ga₂O₃ с кремниевым легированием стабильно работали при 2 К.

Ключевая особенность в том, что при таких температурах почти нет тепловой энергии, которая помогала бы электронам переходить в зону проводимости. Но в β-Ga₂O₃ электроны могут проходить через примесную зону, созданную атомами кремния. Это позволяет устройству проводить ток даже в сверххолодном режиме. По словам KAUST, это первая демонстрация сверхширокозонного полупроводника, использованного для создания транзисторов и логических инверторов при таких низких температурах.

Такой результат особенно важен для квантовых компьютеров и космической электроники. Квантовые системы часто работают при температурах около 4 К, а космические аппараты сталкиваются с резкими перепадами температур. Если электроника сможет стабильно работать в диапазоне от нескольких кельвинов до сотен градусов, это может снизить потребность в громоздких системах термозащиты и охлаждения. В будущем исследователи планируют создавать на основе β-Ga₂O₃ радиочастотные транзисторы, фотодетекторы, ячейки памяти и более сложные криогенные чипы.

Мобильную установку для очистки сточных вод, разработанную Космическим центром имени Кеннеди во Флориде, доставили для испытаний в Университет Северной Дакоты в Гранд-Форксе (UND), сообщили в НАСА.

«Жилым модулям на Луне придется функционировать вдали от стабильных линий снабжения, которые сейчас поддерживают астронавтов в условиях пониженной гравитации. Чтобы решить эту задачу, мы создаем будущие устойчивые лунные поверхностные системы, способные перерабатывать сточные воды в питательную среду для растений и биопроизводства», — говорит Люк Роберсон, руководитель направления поверхностных водных систем в Управлении марсианских программ Космического центра Кеннеди.

Космос

НАСА начало испытания очистных сооружений для лунной базы

Они будут перерабатывать отходы жизнедеятельности покорителей Луны в полезные ресурсы.

NASA

Мобильную установку для очистки сточных вод, разработанную Космическим центром имени Кеннеди во Флориде, доставили для испытаний в Университет Северной Дакоты в Гранд-Форксе (UND), сообщили в НАСА.

«Жилым модулям на Луне придется функционировать вдали от стабильных линий снабжения, которые сейчас поддерживают астронавтов в условиях пониженной гравитации. Чтобы решить эту задачу, мы создаем будущие устойчивые лунные поверхностные системы, способные перерабатывать сточные воды в питательную среду для растений и биопроизводства», — говорит Люк Роберсон, руководитель направления поверхностных водных систем в Управлении марсианских программ Космического центра Кеннеди.

«Расходящаяся развертываемая система очистки сточных вод» (Divergent Deployable Wastewater Treatment Facility) предназначена для превращения отходов жизнедеятельности экипажа в полезные ресурсы. Она размещена в трейлере длиной 8,5 на 24 фута (примерно 2,6 на 7,3 метра) и объединяет три биологических реактора, вертикальную грядку, оборудование для финишной доочистки воды, блок экологического мониторинга, автономное управляющее ПО и средства безопасности.

В отличие от земных систем очистки, эта установка разделяет потоки отходов. Такой «расходящийся» подход важен для небольших экипажей, поскольку сточные воды, производимые 4–8 человеками, могут быть сильно концентрированными. Моча, вода после гигиенических процедур и стирки, фекалии и пищевые отходы — все это содержит разный уровень солей, твердых частиц, углерода, азота, фосфора и других соединений. Обрабатывая их раздельно, можно направлять каждый тип стоков в тот реактор, который лучше всего с ним справляется:

• анаэробный фототрофный мембранный биореактор перерабатывает фекалии и пищевые отходы, превращая их в богатую питательными веществами воду, пригодную для выращивания растений,

• аэробный мембранный биореактор со взвешенным слоем обрабатывает мочу и смывную воду из туалета,

• мембранный аэрируемый биологический реактор занимается серой водой из душа, умывания и стирки.

Полученными питательными растворами будет увлажняться вертикальная грядка из гидропоники. Выросший на ней урожай сравнят с тем, что дала гидропоника с обычными удобрениями.

В UND установку подключили к надувному аналогу лунно-марсианского модуля через санузел с унитазом, разделяющим потоки мочи и фекалий. Такая схема упрощает работу системы очистки.

«Испытания помогут НАСА оценить реальную работу оборудования, потребности в обучении экипажа, надежность системы и то, насколько имитаторы сточных вод соответствуют реальным продуктам метаболизма человека в условиях аналоговой миссии», — рассчитывает инженер-химик Али Альшами, который возглавил испытания в UND.

В будущих лунных или марсианских модулях такие системы очистки воды помогут замкнуть контур жизнеобеспечения — регенерировать воду, перерабатывать питательные вещества, поддерживать выращивание культур и сокращать количество отходов, которые необходимо складировать или утилизировать.

Исследователи также изучают возможность использования ресурсов, извлеченных из сточных вод, для космического производства. Одно из направлений — использование переработанной воды для питания микробов, производящих молочную кислоту, из которой затем получают полимолочную кислоту. В перспективе этот материал может служить связующим компонентом для 3D-печати запасных частей из лунного или марсианского реголита. Так что потенциальная польза переработки отходов куда шире, чем просто водоснабжение и продовольственное обеспечение.

«Отправляя установку в Северную Дакоту, НАСА переносит основной элемент космической экономики замкнутого цикла из лабораторных условий в реальные. Все начинается со сточных вод, но цель гораздо шире. Мы хотим помочь будущим экипажам устойчиво жить на Луне, научиться действовать вдали от Земли и перенести эти уроки дальше — на Марс», — подытожил Дж. Дж. Эдельманн, руководитель направления поверхностных систем в Управлении марсианских программ НАСА.

Олега разбудил жуткий звук: словно капель стучит по жестяной крыше, а крыша – это его голова.

Вчера он был на дне рождения в общежитии у друга. Сначала сидели в триста пятой, потом, пьяные и смелые, пошли знакомиться с девчонками с шестого этажа. Как добрался домой, Олег не помнил, видно добрая девчонка попалась. Домом, Олег, аспирант космобиологии и генетики, называл небольшую сторожку в зоопарке, служившую и складом инвентаря, и лабораторией молодого ученого. Пришлось просыпаться, если сам он мог бы обойтись без еды, предпочитая ей сон, то обитатели в космозоо ждали именно пищи.

Стук в голове аспиранта так и не кончался, и, выйдя на дорожку между вольеров, Олег понял его происхождение. Плакал Параллелепипед, подождите хихикать, именно так знаменитый профессор космобиологии назвал чудо, выросшее из фиолетового яйца, найденного на планете с погибшей цивилизацией. Возможно, ученый сказал другое слово, но история об этом умалчивает, как и скромные квазоритане, подарившие яйцо земной цивилизации. Судя по наскальным рисункам существу этому поклонялись местные жители. И иероглифом для его обозначения в текстах служила вполне узнаваемая геометрическая фигура.

И вот теперь, это создание космического провидения, вело себя неадекватно, что с этим делать Олег не знал, и решил сделать то, что делал всегда в затруднительных случаях, позвонить, своему научному руководителю Римме Яковлевне.

Но звонить в шесть утра, было бы верхом неприличия, и поэтому молодой ученый просто приступил к своим ежедневным обязанностям в космозоо.

Поменял подстилку вертокруту, смешному лысому зайцу с созвездия Лебедь, заварил отрубей ишиану, жирафослону, умеющему становиться невидимкой, уроженцу Ориона. И вот, наконец, снова вернулся к Параллелепипеду.

Граней у зверя было действительно шесть, правда, не прямоугольных, а округлых. Сиреневые округлости, соединенные в одно целое, позволяли чудищу катиться, как перекати- поле по огромному открытому вольеру. Сферы все были в складках, присосках, назначение которых было неизвестно науке. По три пары глаз на каждой сфере, из которых капали, фиолетовые слезы. Слезы необходимо было изучить, ибо они скорее были похожи на минералы, чем жидкость. И Олег, рискуя собой, вошел в вольер с пластиковым контейнером. Чудище, покатилось прочь в самый дальний конец ,а ученый был вознагражден желанным трофеем - минеральными с камнями его глаз. Рабочий день в космическом зоопарке уже начался, появились первые посетили: школьники и студенты.

Если с утра еще поблескивали ртутью замерзшие лужи, то к полудню от них не осталось и следа. На лавочках целовались влюбленные, многие обитатели зоопарка, завели свои свадебные танцы и песни.

К обеду, Параллелепипед, вонял, извините за грубое слово. Из всех его многочисленных наростов и отростков стала выделяться невидимая слизь. К тому же зверь принял ванну в корыте с овсянкой с добавление марганца. Посетители ,зажимая носы убегали от вольера прочь.

Римма Яковлевна, прибыла не одна, с ней новая лаборантка Инночка. У нее был удивительно симпатичный вздернутый носик, завитки каштановых кудрей, еле прикрывали розовые ушки. Хрупкие плечи, и дальше вниз, все дышало в девушке, весной и юностью.

Конечно, научной даме все сразу стало ясно, было заявлено, что у Параллелепипеда весеннее обострение, да и пора, уже два года особи.

Дела были плохи, найти пару вымершему зверю, было нереально, ученые содружества Галактик пытались это сделать, но слишком уж сложное было ДНК у пришельца.

Олег и сам в тайне пытался выращивать клетки, благо материал был всегда рядом, но пока, приходилось только грезить о Шнобелевской премии.

О своих научных опытах он незамедлительно нашептал в прелестное ушко лаборантки, не забыв упомянуть, что его лаборатория, совсем рядом, и про бутылочку «Мартини», и яблоки, из самой Алма-Аты.

Олег, правда, не стал уточнять, что «Мартини» молдавский, а яблоко всего одно, правда, большое.

Яблоко это утром было подарено Олегу, неким, Гошей.

Олег стоял у клетки с ежешарами, и молодой папа спросил его, можно ли дать им яблок.

- Оно мытое, – уверила молодая мама.

Олег показал скрытое от посторонних глаз отверстие, и папа, подняв на руки малыша, показал, тому, куда надо положить корм.

Ежешары, имели особенность подпрыгивать по траве словно мячики, вот и тут, они стали подпрыгивать перед стеклянной перегородкой, выпрашивая угощение.

- Гоша, покорми звериков,- просюсюкала мама.

Но серьезный мальчуган, лет трех, развернулся и протянул яблоко Олегу.

-На! – отчего – то басом сказал малыш.

Всклоченный с бодуна юноша вызвал у него больше жалости, чем глупые ежи.

Яблоко было свежо и бессовестно алело гладкими боками, словно только сорванное с ветки, как только, аспирант внес его в тепло, дом наполнился ароматом лета и солнца.

Научная леди, в лице Риммы Яковлевны, презрительно фыркнув, отбыла в институт, а Инночка смущенно зардевшись, последовала за молодым ученым в его дом.

Яблоко было сладким, Инночкины губы восхитительны, кружили голову сильнее вина.

Влюбленные, уснули уже к утру.

А на рассвете, первый луч весеннего солнца заглянул в окошко, коснулся чашек Петри, с биоматериалом. В чашки попало немного вина, граммы помады, с ободка бокала, шкурка от яблока. И случилось обыкновенное чудо - зародились сразу две новых жизни. Одна земная, другая космическая.

Бедного инопланетного зверика, успокоят молочные коктейли, которые, кстати, нейтрализуют ужасный запах, и больше он не плакал

А Олег, сделал предложение Инночке, и в качестве свадебного подарка подарил ожерелье из фиолетовых камней, слез космозверя. У аспиранта было время, чтобы убедиться в их безопасности для любимой.

Правда Олегу премию, так и не дадут, но зато они с Инночкой буду приходить в космозоо с детьми, и угощать яблоками, маленьких параллелепипедиков.