Зачем России спутник-микроскоп? Чтобы найти ответы, которые не видят телескопы
Космос — не помойка. Но он всё равно царапает спутники/imgs/2025/04/30/16/6803261/8189c8d2a2368152139518c38703c9fa3f029d91.png)
27 июня 2023 года Россия запустила спутник, который не смотрит в дальний космос, а водит острой иглой по золотой пластинке. Зачем?
Чтобы ответить на два вопроса: почему спутники ломаются, даже если их никто не трогает? И сколько в космосе пыли?
/imgs/2025/04/30/14/6803172/06b7dab28fa1c564d0a438f812ddf738ba804448.jpg)
Космическая пыль — это мельчайшие (от нескольких нанометров до сотен микрометров) частицы твёрдого вещества, рассеянные в космосе
Спустя полтора года «Нанозонд-1» дал первые ответы — и они могут удивить.
Что такое «Нанозонд-1»
Итак, «Нанозонд-1» — это сверхмаленький российский спутник-лаборатория, который несёт на борту уникальный сканирующий зондовый микроскоп СММ-2000С.
Внутри — игла с алмазным наконечником в 1 нанометр. Микроскоп «ощупывает» поверхность образца и строит трёхмерную карту рельефа с точностью до атомного уровня.
При этом прибор питается от солнечных батарей — кушает всего 0,1 Ватта (ваша зарядка для телефона мощнее в 50 раз). А ещё он выдерживает пятикратные перегрузки при старте.
Минус у такого девайса тоже есть: без шуток, создать такое надёжное и маленькое устройство оказалось нелёгкой задачей, но российским учёным и инженерам из Московского института электронной техники (МИЭТ) и «Протона» это удалось.
Университеты и школьники
«Нанозонд-1» — это коллаборация НИУ МИЭТ (Москва), завода «Протон» (Зеленоград) и Орловского госуниверситета имени Тургенева. Разработка микроскопа и спутника началась примерно в 2021 году.
Учёные и инженеры провели множество испытаний и прототипирований: приборы настраивались в лабораториях, моделировались цифровые копии, отрабатывались алгоритмы работы.
Но главное — к проекту присоединились школьники из «Сириуса» и «Больших вызовов» по всей России. При этом они не просто писали отчёты — они паяли антенны, тестировали графен и даже собирали систему аварийной сигнализации для спутника.
Например, чтобы ловить данные с орбиты, нужно было создать антенну. Взрослые дали школьникам алюминиевые трубки, серебряную проволоку и сказали: «Разберитес». Ребята рассчитали параметры, согнули трубки в форме квадрифилярной антенны (эдакая спираль) и собрали три прототипа.
/imgs/2025/04/30/14/6803182/eedb8c1abd56f16c9baab616d026e42f8a83ca03.png)
Такая вот антенна
Теперь эти антенны используют по всей России для приема спутниковых сигналов.
Символично, что вместе с «Нанозондом-1» на одном носителе вывели ещё 42 спутника (39 российских и 3 зарубежных). Такой «конвейер» показывает, насколько активно развивается космическое направление среди молодёжи и учёных.
А в 2024 году команда школьников на «Больших вызовах» конструировала прототипы: они собирали макет нового спутника «Нанозонд-А» и узлы следующей версии микроскопа (изготавливали детали на 3D‑принтере).
Но только зачем вообще нужен микроскоп в космосе?
Почему он в космосе?
Главная задача «Нанозонда» — посмотреть в нано-мир прямо там, где на материал действуют всякие космические явления: солнечный ветер, радиация и мельчайшие метеоритные частички.
Раньше для всех экспериментов образец возвращали на Землю, где гоняли его по термокамерам и ускорителям. Но даже лучшие установки не воссоздают вакуум и невесомость одновременно — да даже шаги в коридоре лаборатории создают вибрации, которые мешают сканированию.
Теперь же микроскоп делает всё «на месте» и сразу шлёт снимки домой.
А ещё он в космосе для того, чтобы анализировать околоземную нанопыль и искать «чистые» орбиты, где мало мелких частиц. Так микроскоп помогает изучать состав мельчайших космических осколков и находить относительно безопасные «чистые» траектории вокруг Земли.
/imgs/2025/04/30/14/6803191/1c8e6998a091a1c78d3ef51640618bc1e9a7dc25.jpg)
Крупног омусора на орбите достаточно, а что там с пылью?
Для этого у СММ-2000С есть золотое зеркало — такая ловушка для частиц. Если в него врежется микрометеорит или пылинка от космического мусора, микроскоп их увидит.
Что узнали за полтора года?
Изначально поверхность зеркала была почти идеально гладкой (шероховатость <1 нм), Спустя несколько недель после запуска получили первые изображения, и оказалось, что на высоте 500–550 км пыли — ноль. Ни метеоритной, ни от спутникового мусора. То есть космос чище, чем мы думали.
Золотое зеркало, которое должно было стать ловушкой для частиц, осталось чистым, зато покрылось царапинами глубиной до 30 нм.
/imgs/2025/04/30/14/6803193/8526fd3827e917d891cde9a67ab0486e18f9ea0c.png)
Кадр после четырёх месяцев воздействия открытого космоса на высотах около 500 км. Царапины от ионов солнечного ветра на поверхности гладкого зеркала напоминают ущелья в горном массиве. А вот частиц пыли нет.
Учёные объясняют это действием солнечного ветра быстрых ионов солнечного ветра (потока заряженных частиц от Солнца), который и выбил царапины на наномасштабе.
Это первый опыт, когда мы буквально вживую наблюдаем, как космос «точит» материалы. То есть как защитить аппараты на высоте 550 км теперь ясно — можно не бояться пыли, но вот ионной эрозии уже стоит.
/imgs/2025/04/30/14/6803203/575c2b2abbb1fa33e62f8a68c9b1c7fe367c951c.jpg)
Солнечный ветер может даже «сдувать» атмосферу планет. Предполагается, что с Марсом такое и происходит — ведь у него нет такого магнитного поля, как у Земли
Эти данные помогут учёным понять, насколько быстро разрушаются покрытия спутников и других конструкций при постоянной бомбардировке частицами от Солнца.
И что дальше?
А дальше — работа на Земле и в космосе. Обработать нужно много всего, потому что благодаря «Нанозонду-1» можно будет создать новые сверхпрочные материалы и сплавы.
Кроме того, понимание того, где там в космосе летает мусор, — критично для безопасности: микроскоп уже подтвердил, что даже наночастицы серьёзно царапают аппараты. С такими знаниями мы сможем проектировать спутники с лучшей защитой и прокладывать «чистые» маршруты.
В итоге эти исследования вернутся на Землю в виде более надёжной космической техники, что затронет и телекоммуникации, и метеорологию, и прочие отрасли.
Ну а сам проект продолжится и будет набирать обороты. Уже разрабатываются усовершенствованные версии: новые спутники «Нанозонд-А» с атомно-силовым микроскопом СММ-2000А. Этот микроскоп станет первым в мире подобным прибором, способным работать в автономном режиме.
Учёные планируют сильно расширить площадь сканирования (в миллионы раз — вплоть до 40/40 мм с нынешних 10/10 мкм) и внедрить ещё более чувствительные «алмазные» иглы для зондирования поверхности.
Тем более, что «Нанозонд-1» уже окупился. Затраты — 6,3 млн рублей за два года. Аналогичные исследования на Земле (в реакторах и ускорителях) стоят куда больше — до 800 млн.
/imgs/2025/04/30/15/6803223/1e2684546ee45fb3aa5db42115ffc43a95744de3.jpeg)
Школьники с наставниками:ведущим конструктором завода «Протон» Борисом Логиновым (по центру слева) и методистом направления «Нантохенологии» ОЦ «Сириус» Юрием Хрипуновым (по центру слева)
На рентабельность проекта повлияло и то, что команда использовала готовую спутниковую платформу от компании «Спутникс», а микроскоп СММ-2000С — модификация земных моделей, которые завод «Протон» выпускает уже 30 лет.
А, ну и ещё школьники и студенты работали бесплатно (в рамках образовательных программ).
Сам же спутник сгорит в атмосфере в 2026 году. Но до этого он ещё успеет проверить, что происходит с материалами при входе в плотные слои — будет жарко.
В общем, пока кто-то громко спорит о миллиардах на марсианские миссии, российские инженеры и подростки доказали, что открытия можно делать с бюджетом меньше, чем стоимость квартиры в Москве.
Такие дела.