Jednou z najväčších výziev pri práci a bývaní vo vesmíre je hrozba, ktorú predstavuje žiarenie. Okrem slnečných a kozmických lúčov, ktoré sú nebezpečné pre zdravie astronautov, existuje aj ionizujúce žiarenie, ktoré ohrozuje ich elektronické zariadenie. Vyžaduje si to, aby všetky kozmické lode, satelity a vesmírne stanice, ktoré sú vysielané na obežnú dráhu, boli chránené pomocou materiálov, ktoré sú často dosť ťažké a / alebo drahé.
Pri hľadaní alternatív prišiel tím inžinierov s novou technikou výroby tieniaceho žiarenia, ktorá je ľahká a nákladovo efektívnejšia ako existujúce metódy. Tajnou zložkou je podľa ich nedávno uverejneného výskumu oxidy kovov (tzv. Hrdza). Táto nová metóda by mohla mať početné aplikácie a viesť k výraznému poklesu nákladov spojených s vesmírnymi a vesmírnymi letmi.
Štúdia výskumného tímu sa objavila online a bude zahrnutá do čísla vedeckého časopisu z júna 2020 Radiačná fyzika a chémia, Štúdiu vykonali Michael DeVanzo, senior systémový inžinier v Lockheed Martin Space, a Robert B.Hayes, docent nukleárneho inžinierstva na Severnej Karolíne State University.
Jednoducho povedané, ionizujúce žiarenie ukladá energiu na atómy a molekuly, s ktorými interaguje, čo spôsobuje stratu elektrónov a tvorbu iónov. Na Zemi tento typ žiarenia nie je problémom, vďaka ochrannému magnetickému poli Zeme a hustej atmosfére. Vo vesmíre je však ionizujúce žiarenie veľmi bežné a pochádza z troch zdrojov - galaktické kozmické lúče (GCR), častice slnečnej erupcie a pásy žiarenia Zeme (aka. Van Allen Belts).
V záujme ochrany pred týmto typom žiarenia budú vesmírne agentúry a výrobcovia kozmického priemyslu zvyčajne v kovových skrinkách citlivé elektroniky. Zatiaľ čo kovy, ako je olovo alebo ochudobnený urán, poskytujú najväčšiu ochranu, tento druh tienenia by kozmickej lodi dodal značné množstvo váhy.
Preto sú hliníkové boxy preferované, pretože sa predpokladá, že poskytujú najlepší kompromis medzi hmotnosťou štítu a ochranou, ktorú poskytne. Ako vysvetlil Prof. Hayes, on a DeVanzo sa snažili preskúmať materiály, ktoré by mohli poskytnúť lepšiu ochranu a ďalej znižovať celkovú hmotnosť kozmickej lode:
„Náš prístup sa dá použiť na zachovanie rovnakej úrovne tieniaceho žiarenia a na zníženie hmotnosti o 30% alebo viac, alebo by ste si mohli zachovať rovnakú hmotnosť a vylepšiť tienenie o 30% alebo viac - v porovnaní s najčastejšie používanými technikami tienenia. V oboch prípadoch náš prístup znižuje objem priestoru, ktorý zaberá tienenie. “
Technika, ktorú spolu s DeVanzo vyvinuli, spočíva v zmiešaní práškovaného oxidovaného kovu (hrdza) do polyméru a jeho začlenení do spoločného povlaku, ktorý sa potom aplikuje na elektroniku. Oxidy kovov ponúkajú v porovnaní s kovovými práškami menej tienenia, sú však menej toxické a nepredstavujú rovnaké elektromagnetické problémy, ktoré by mohli rušiť elektroniku kozmickej lode. Ako DeVanzo vysvetlil:
„Výpočty transportu žiarenia ukazujú, že zahrnutie prášku oxidu kovu poskytuje tienenie porovnateľné s konvenčným tienením. Pri nízkych energiách prášok oxidu kovu redukuje gama žiarenie do elektroniky faktorom 300 a poškodenie neutrónovým žiarením o 225%. “
"Zároveň je náter menej objemný ako tieniaca škatuľka," dodal Hayes. „A vo výpočtových simuláciách najhorší výkon oxidového povlaku absorboval o 30% viac žiarenia ako konvenčný štít s rovnakou hmotnosťou. Okrem toho sú častice oxidu omnoho lacnejšie ako rovnaké množstvo čistého kovu. “
Okrem zníženia hmotnosti a nákladov na vesmírnu elektroniku by táto nová metóda mohla potenciálne znížiť potrebu konvenčného tienenia pri vesmírnych misiách. Pri pohľade do budúcnosti budú DeVanzo a Hayes naďalej dolaďovať a testovať svoju techniku tienenia pre rôzne aplikácie a hľadajú partnerov z oblasti priemyslu, aby im pomohli vyvinúť technológiu pre priemyselné využitie.
