استفاده از سیم و کابل کوانتومی برای سفینه‌های فضایی در آینده‌ای نزدیک

 ناسا یک قرارداد 4 ساله به مبلغ 11 میلیون دلار را با آزمایشگاه نانوتکنولوژی کربن دانشگاه رایس امضا کرده که بر طبق آن، محققان این دانشگاه متعهد شده‌اند در یک زمان 4 ساله نمونه‌ای اولیه از سیم و کابل انتقال برق که کاملا از کربن ساخته شده باشد را برای این شرکت فضایی تولید کنند. 

این پروژه قصد دارد روش‌های نوآورانه‌ای برای تولید سیم و کابل نانو لوله‌ای انتقال برق که به آن‌ها سیم و کابل کوانتومی گفته می‌شود ابداع کند که می‌توانند جریان الکتریسیته را 10 برابر بهتر و سریع‌تر از مس انجام داده و وزن آن‌ها نیز به اندازه‌ی یک ششم سیم و کابل مسی باشد. این فناوری‌ها می‌تواند باعث توسعه‌ی برنامه‌های ناسا برای بازگرداندن انسان به کره‌ی ماه و سفر به مریخ و فراتر از آن شود.

فناوری‌های پیشرفته‌ای مانند این تکنولوژی همان چیزی است که برای درک آینده‌ی سفرهای فضایی با آن نیازمند هستیم. در این پروژه متخصصان ناسا و بسیاری از محققان دیگر با هم همکاری دارند. این قرارداد توسط هیئت مدیره‌ی ماموریت سیستم‌های اکتشافی ناسا به تصویب رسیده است. هم‌چنین این بخش درخواست کرده است که یک هزینه‌ی 4 میلیون دلاری دیگر به پیشرفت لوله‌های نانوتیوب و به مرکز مطالعات گلن ناسا برای توسعه کامپوزیت‌های نانوتیوب برای ساخت اجزاء باطری‌های سوختی تخصص بیابد.

سهم تیم تحقیقاتی دانشگاه رایس از این بودجه برای حمایت از پروژه‌های مشترک در شرکت نانوتکنولوژی های کربن هوستون که در زمینه‌ی تولید نانوتیوب‌ها در مقیاس بزرگ تخصص دارد و دیگر همکاران در این پروژه هزینه خواهد شد.

بنا بر گزارش‌ها در یک شاتل فضایی، سیستم اصلی توزیع قدرت تقریبا 7 درصد از وزن کلی شاتل را به خود اختصاص می‌دهد. فضاپیماهای نسل آینده ناسا برای تامین نیروی لازم برای ابزار الکترونیکی اضافی و سیستم باند وسیع ارتباطی به منبع قدرت بسیار بزرگ‌تر و قوی‌تری نیاز دارد. در فضاپیماهایی که به شکل گرد ساخته شده باشند سیستم توزیع برق مسی می‌تواند بیش از یک چهارم وزن شاتل فضایی را به خود اختصاص دهد.

بر اساس این قرارداد تیم تحقیقاتی دانشگاه رایس باید یک متر سیم و کابل کوانتومی اولیه را تا سال 2009 در اختیار ناسا قرار بدهد. این کار نیازمند پیشرفت‌های فراوان در زمینه تولید و پردازش نانوتیوب‌ها می‌باشد. با این وجود هنوز باید راهی برای تولید نوع خاصی از نانوتیوب‌های کربنی ابداع شود. از صدها نوع موجود از این نانوتیوب‌ها تنها دو درصد از آن‌ها که به آن‌ها آرم‌چیر (armchair) گفته می‌شود همان نوعی هستند که جریان الکتریسیته را به خوبی برای سیم و کابل کوانتومی انتقال می‌دهند.

مدیر اصلی این پروژه گفته است که آن‌ها باید راهی برای تولید این نانوتیوب‌ها پیدا کرده و مقدار زیادی از آن‌ها را تولید کنند. تمرکز دیگر این پروژه تحقیقاتی بر روی پیدا کردن راهی برای ترکیب نانوتیوب‌های آرم‌چیر که تک مولکول‌هایی با یک میلیاردم متر عرض دارند، برای تولید فیبرهای نوری و سیم و کابل با کیفیت در مقیاس گسترده خواهد بود.