Wykorzystanie grafenu w przyszłej eksploracji kosmosu

Z uwagi na swoje unikalne właściwości, takie jak wytrzymałość, niewielka grubość, lekkość oraz dobra przewodność cieplna i elektryczna, grafen jest uważany za materiał, który może się okazać przełomowym rozwiązaniem dla wielu gałęzi przemysłu. Grafen jest strukturą węglową składającą się z warstw w kształcie plastra miodu o grubości zaledwie jednego atomu węgla. Od jakiegoś czasu poddawany jest testom w wielu sektorach pod kątem możliwych zastosowań – od technologii obliczeniowych po biomedyczne, od ogniw słonecznych po urządzenia do noszenia na ciele. Zespół uczonych, wspieranych w ramach zaplanowanej na 10 lat unijnej inicjatywy Graphene Flagship, uruchomił serię testów obejmujących loty paraboliczne w stanie nieważkości, podczas których badany jest potencjał opartych na grafenie systemów zarządzania temperaturą do zastosowania w technologiach kosmicznych.

W informacji prasowej zamieszczonej na stronie projektu czytamy, że zarządzanie temperaturą w wielu systemach, takich jak satelity, i innych urządzeniach ma kluczowe znaczenie dla ich prawidłowego działania w przestrzeni kosmicznej. „Rurki ciepła z pętlą obiegową chłodzą elektroniczne urządzenia i narzędzia, wykorzystując generowane przez nie ciepło do odparowania cieczy znajdującej się wewnątrz rurki. Tradycyjnie rurka ta jest wykonana z porowatego metalu. W przypadku tego eksperymentu zostanie jednak pokryta grafenem, aby zwiększyć efektywność wymiany ciepła między układami elektronicznymi a cieczą”.

Nowy eksperyment

Jak podano w tej samej informacji prasowej, loty testowe są częścią trzeciego już z rzędu projektu dotyczącego nieważkości, będącego kontynuacją dwóch poprzednich serii eksperymentów z 2017 r., które wykazały, że użycie grafenu może poprawić wydajność rurek ciepła z pętlą obiegową. „Ten trzeci projekt dotyczący nieważkości ma na celu przetestowanie zaawansowanego urządzenia cechującego się wyższym poziomem gotowości technologicznej, a więc stanowi kolejny krok na drodze do zastosowania urządzenia w technologiach kosmicznych”.

Zgodnie z informacją przekazaną przez Carla Iorio, koordynatora eksperymentów dotyczących nieważkości i starszego badacza na Université Libre de Bruxelles (uczelni będącej partnerem projektu), eksperymenty z wykorzystaniem rakiety sondażowej zostaną przeprowadzone w Kirunie w północnej Szwecji. „Dzięki wykorzystaniu rakiety sondażowej naukowcy będą mogli wytworzyć warunki mikrograwitacji utrzymujące się przez okres sześciu minut. W tym czasie będziemy testować podstawowe aspekty rozwiązań opartych na grafenie, które wykorzystano do opracowania systemów zarządzania temperaturą – narządzi niezbędnych w przyszłej eksploracji kosmosu”.

Cały łańcuch wartości

Drugi etap inicjatywy badawczej pod nazwą Graphene Flagship obejmował prace w ramach projektu GrapheneCore1 (Graphene-based disruptive technologies), który dobiegł końca w 2018 roku. Jak wynika z opisu projektu w serwisie CORDIS, w ramach trzeciego etapu inicjatywy „wykorzystano wyniki uzyskane w fazie rozwoju (2013–2016) oraz w pierwszym projekcie głównym (2016–2018), przy czym bieżący etap realizowany jest od kwietnia 2018 r. do marca 2020 r.”. Celem uruchomionego w 2018 roku projektu GrapheneCore2 (Graphene Flagship Core Project 2) jest zintegrowanie kolejnych komponentów w większe układy.

Badania prowadzone w ramach inicjatywy Graphene Flagship obejmują pełny łańcuch wartości, od materiałów po komponenty i całe systemy. Ustanowiono ją w 2013 roku z myślą o tym, by w ciągu 10 lat przenieść wyniki akademickich badań nad grafenem na grunt zastosowań komercyjnych. Trzon konsorcjum inicjatywy Graphene Flagship stanowi 150 ekspertów akademickich i branżowych z 23 krajów. Oprócz tego swój wkład w poszczególne obszary badawcze wnoszą również członkowie współpracujący. Graphene Flagship jest jedną z unijnych inicjatyw przewodnich dotyczących przyszłych i powstających technologii, których przedmiotem są istotne wyzwania o charakterze zarówno naukowym, jak i technicznym.

Więcej informacji:
strona inicjatywy Graphene Flagship