В последние годы космическая индустрия переживает взрывной рост — количество запусков спутников увеличивается в разы. К концу 2023 года на орбите работало больше 9 850 аппаратов, а доходы от космической экономики достигли 400 млрд долларов. По мере того как космические технологии проникают в повседневную жизнь, скрытность дорогостоящих объектов вроде спутников становится критически важной задачей.

Сейчас космические аппараты могут обнаружить с Земли в видимом, инфракрасном и микроволновом диапазонах. Видимый свет днем мешает сам себе — яркое небо заглушает сигнал. Микроволны требуют мощных передатчиков, поэтому их используют в основном для низких орбит. А вот инфракрасное обнаружение — серьезная угроза: слабое фоновое излучение неба позволяет добиться высокой четкости.

Существующие технологии инфракрасной маскировки в космосе работают плохо. Во-первых, они почти не учитывают солнечное излучение. Во-вторых, теплоотвод недостаточно эффективен — аппараты должны держать температуру от -20 до +70 °C, а в вакууме охлаждаться могут только излучением. Наконец, космос требует легких и прочных материалов.

Команда профессора Цяна Ли из Чжэцзянского университета предложила новое решение. Они проанализировали распределение энергии в инфракрасном спектре и выбрали для маскировки диапазоны H (1,5–1,8 мкм), K (2–2,4 мкм), средневолновой (3–5 мкм) и длинноволновой (8–13 мкм), а для охлаждения — сверхдлинноволновой (13–25 мкм).

Результаты опубликованы в издании Light Science & Applications.

Устройство состоит из слоев ZnS, GST, HfO₂, Ge, HfO₂ и Ni. Оно поглощает солнечный свет в H/K-диапазонах (коэффициент 0,839/0,633), почти не излучает тепло в среднем и длинноволновом диапазонах (0,132/0,142), зато эффективно отводит его в сверхдлинноволновом (0,798).

Испытания на спутниковой модели показали: под ИК-камерами открытые участки нагревались до 42,2 °C и 45,5 °C, а замаскированные — всего до 30,5 °C и 21 °C, почти сливаясь с небом. В H/K-диапазонах сигнал снизился на 36,9% и 24,2%.

В вакуумной камере, имитирующей космос, устройство при нагреве в 1200 Вт/м² держалось на 39,8 °C холоднее обычной металлической пленки. Толщина всего 4,25 мкм — и пять диапазонов под контролем.

Эта разработка расширяет наши возможности в космосе, — говорят ученые.

Главный плюс — практическая маскировка спутников от наземных систем слежения. Особенно актуально для военных и коммерческих аппаратов, которые не должны светиться в инфракрасных телескопах. Вторая выгода — эффективный теплоотвод: перегрев убивает электронику, а альтернатив излучению в вакууме нет. Третий момент — легкость конструкции: каждый грамм на орбите стоит денег, а тут толщина в микроны.

Однако неясно, как поведет себя многослойная пленка после ударов микрометеоритов или под долгим воздействием солнечной радиации. Космос — агрессивная среда, а в исследовании проверяли только тепловые свойства.

Ранее ученые выяснили, сколько спутников необходимо для точной навигации.