Kosmoses töötamise ja elamise üks suurimaid väljakutseid on kiirguse oht. Lisaks päikese- ja kosmilistele kiirtele, mis on ohtlikud astronautide tervisele, on ka ioniseeriv kiirgus, mis ohustab nende elektroonilisi seadmeid. See nõuab, et kõik orbiidile saadetavad kosmoseaparaadid, satelliidid ja kosmosejaamad oleksid varjestatud materjalide abil, mis on sageli üsna rasked ja / või kallid.
Alternatiivide loomiseks otsis inseneride meeskond välja uue kiirgusvarjestuse tootmise tehnika, mis on kergem ja kuluefektiivsem kui olemasolevad meetodid. Salajane koostisosa on nende hiljuti avaldatud uurimistöö kohaselt metallioksiidid (aka rooste). Sellel uuel meetodil võib olla palju rakendusi ja see võib viia kosmoseaparaatide ja kosmoselendudega seotud kulude märkimisväärsele langusele.
Uurimisrühma uuring ilmus veebis ja see lisatakse teadusajakirja 2020. aasta juuni väljaandesse Kiirgusfüüsika ja keemia. Uuringu viisid läbi Lockheed Martin Space'i vanem süsteemitehnik Michael DeVanzo ja Põhja-Carolina osariigi ülikooli tuumaenergeetika dotsent Robert B.Hayes.
Lihtsamalt öeldes, ioniseeriv kiirgus ladestab energiat aatomitele ja molekulidele, millega see interakteerub, põhjustades elektronide kadumist ja tootes ioone. Maal pole seda tüüpi kiirgus probleemiks tänu Maa kaitsvale magnetväljale ja tihedale atmosfäärile. Kosmoses on ioniseeriv kiirgus aga väga levinud ja pärineb kolmest allikast - galaktilistest kosmilistest kiirtest (GCR), päikesekiirguse osakestest ja Maa kiirgusvöödest (teise nimega Van Allen Belts).
Seda tüüpi kiirguse eest kaitsmiseks ümbritsevad kosmoseagentuurid ja kommertslennunduse tootjad tavaliselt tundlikku elektroonikat metallkastidesse. Kuigi metallid, nagu plii või vaesestatud uraan, pakuvad kõige suuremat kaitset, lisaks selline varjestus kosmoseaparaadile märkimisväärse kaalu.
Seetõttu eelistatakse alumiiniumkarpe, kuna arvatakse, et need pakuvad parimat kompromissi kilbi raskuse ja selle pakutava kaitse vahel. Nagu prof Hayes selgitas, püüdsid tema ja DeVanzo uurida materjale, mis võiksid pakkuda paremat kaitset ja vähendada kosmoselaevade üldist kaalu veelgi:
„Meie lähenemisviisi saab kasutada sama kiirguse varjestuse taseme säilitamiseks ja kaalu vähendamiseks vähemalt 30% või võite säilitada sama kaalu ja parandada varjestust 30% või rohkem - võrreldes kõige laialdasemalt kasutatavate varjestustehnikatega. Mõlemal juhul vähendab meie lähenemisviis varjestusega võetud ruumi mahtu. ”
Tema ja DeVanzo välja töötatud tehnika põhineb pulbristatud oksüdeeritud metalli (rooste) segamisel polümeeriga ja seejärel selle ühendamisel ühise kattega, mis seejärel kantakse elektroonikale. Võrreldes metallipulbritega pakuvad metalloksiidid vähem varjestust, kuid on ka vähem toksilised ega põhjusta samu elektromagnetilisi probleeme, mis võivad häirida kosmoselaeva elektroonikat. Nagu DeVanzo selgitas:
Kiirgustranspordi arvutused näitavad, et metallioksiidipulbri lisamine tagab tavalise kilbiga võrreldava kaitse. Madalate energiate korral vähendab metallioksiidipulber nii elektroonika gammakiirgust 300 korda kui ka neutronkiirguse kahjustust 225%. ”
"Samal ajal on kate vähem mahukas kui varjestuskarp," lisas Hayes. „Ja arvutuslikes simulatsioonides neelas oksiidkatte halvim jõudlus ikkagi 30% rohkem kiirgust kui sama kaaluga tavaline kilp. Lisaks on oksiidi tahked osakesed palju odavamad kui sama palju puhast metalli. ”
Lisaks kosmoseelektroonika kaalu ja kulude vähendamisele võiks see uus meetod potentsiaalselt vähendada vajadust tavapäraste varjestuste järele kosmosemissioonidel. Tulevikku vaadates jätkavad DeVanzo ja Hayes oma varjestustehnika täpsustamist ja testimist erinevate rakenduste jaoks ning otsivad tööstuspartnereid, kes aitaksid neil arendada tehnoloogiat tööstuses kasutamiseks.
