Из чего это сделано? Удивительные материалы, из которых построена современная цивилизация

Захватив ее в достаточном количестве, через два года Stardust вернулся на Землю. Приближаясь к нашей планете, он изменил курс и сбросил небольшую капсулу, которая под влиянием гравитации вошла в атмосферу со скоростью 12,9 километра в секунду – это самая высокая когда-либо зафиксированная скорость возвращения в плотные слои атмосферы, – став на какое-то время падающей звездой. Через пятнадцать секунд раскаленная капсула выпустила вспомогательный тормозной парашют. Спустя несколько минут, на высоте почти три километра над пустыней штата Юта, он был отброшен, и раскрылся основной парашют. Поисковые команды уже знали, где приземлится капсула, и отправились встречать ее. После семилетнего путешествия за четыре миллиарда километров капсула упала в пески пустыни штата Юта в 10:12 по Гринвичу в воскресенье 15 января 2006 года.

«Мы чувствуем себя родителями в ожидании ребенка, который уехал от нас юным и простодушным, а теперь возвращается с ответами на самые фундаментальные вопросы о нашей Солнечной системе», – сказал руководитель проекта Том Даксбери, сотрудник Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, штат Калифорния.

Впрочем, ученые не имели ни малейшего понятия о том, будут ли у них ответы на какие-либо вопросы, пока не открыли капсулу и не начали изучать аэрогелевые образцы. Космическая пыль вполне могла обойти аэрогелевые ловушки, или же слишком резкое торможение при входе в атмосферу могло разрушить аэрогель, превратив его в никчемный порошок.

Микроскопические следы частиц кометы в аэрогеле (фото НАСА)

Ученые зря волновались. Как только капсулу доставили в лабораторию НАСА и вскрыли, выяснилось, что аэрогель почти в идеальном состоянии. На его поверхности были крошечные дырочки, оставленные, как потом оказалось, звездными пылинками. Аэрогель справился с задачей, которую мог выполнить только он один, – доставил на Землю чистые образцы пыли кометы, рожденной, когда нашей планеты еще не было на свете.

Еще много лет ученые из НАСА искали крошечные фрагменты пыли, застрявшие в аэрогеле. Работа продолжается по сей день. Эта пыль невидима невооруженным глазом, а исследование образцов под микроскопом занимает много времени. К участию в столь масштабном проекте НАСА даже привлекло волонтеров. Программа Stardust@Home учит их искать фрагменты космической пыли, просматривая на домашнем компьютере тысячи микроскопических изображений аэрогелевых образцов.

Работа уже принесла немало интересного. Любопытнее всего то, что большая часть фрагментов пыли с кометы 81Р/Вильда демонстрирует присутствие капелек богатого алюминием расплава. Совершенно непонятно, как эти химические соединения могли образоваться в комете, в ледяном космосе, ведь для этого требуется температура свыше 1200 °C. Считалось, что кометы – это замороженные породы, которые появились одновременно с Солнечной системой, поэтому новость, мягко говоря, стала большим сюрпризом. Похоже, результаты работы опровергают стандартную модель возникновения кометы, или же мы еще многого не знаем о том, как зарождалась наша Солнечная система.

Космический аппарат Stardust выполнил свою задачу и исчерпал запас топлива на борту. 24 марта 2011 года на расстоянии 312 миллионов километров от Земли он принял последнюю команду из НАСА о прекращении связи. Подтвердив получение команды, Stardust в последний раз дал отбой. Сейчас он, похожий на рукотворную комету, летит все дальше от нас в глубокий космос.

Теперь, когда миссия аппарата окончена, не постигнет ли аэрогель та же судьба? Неужели и он канет в Лету? Очень может быть. Хотя аэрогели – лучшие в мире термоизоляторы, они все же слишком дороги в производстве, и пока неясно, так ли уж нас заботит сохранение энергии, чтобы оценить их пользу для экономики. Ряд компаний продают аэрогели в качестве термоизоляторов, но пока продукт применяют лишь в экстремальных условиях, например при бурении скважин.

Возможно, по экологическим резонам энергия будет стоить все дороже. И на смену привычным стеклопакетам, вполне вероятно, придет гораздо более передовой стеклянный материал на основе аэрогелевых технологий. Темпы исследований и разработки новых аэрогелей ускоряются. Уже существуют технологии производства материалов не жестких и хрупких, как кварцевый аэрогель, но гибких и эластичных. Своей гибкостью икс-аэрогели обязаны химии: между жесткими внутренними перегородками вставлены молекулы полимера, действующие наподобие шарниров. Из икс-аэрогелей можно делать ткани, а также самые легкие и теплые в мире одеяла, способные заменить пуховые одеяла, спальные мешки и тому подобное. Благодаря их необычайной легкости из этих материалов можно шить прекрасную одежду и обувь для регионов с суровым климатом. Они даже могут заменить упругую подошву из пеноматериала в спортивных ботинках. Недавно была разработана целая группа электропроводных углеродных аэрогелей, а также сверхвпитывающие аэрогели, способные поглощать токсичные отходы и газы.