Manyetik bir balon astronotları tehlikeli uzay radyasyonundan koruyabilir

İnsanlar uzun zamandır Mars’a veya ötesine ayak basmanın hayalini kuruyor ve SpaceX ve Blue Origin gibi şirketlerin ilerlemeleri, belki de hayalin gerçeğe dönüşmeye her zamankinden daha yakın olabileceği anlamına geliyor. Ancak şu anda olduğu gibi, uzaydaki tehlikeli radyasyon seviyeleri, Dünya’nın koruyucu manyetik alanının dışında, uzun süreli görevlerde astronotları diğer dünyalara göndermek imkansız olurdu.

Bununla birlikte, yeni bir konsept ufukta umut veriyor ve arkasındaki araştırmacılar bir prototip oluşturmak için NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) programından fon aldı. İsminde EKİP ŞAPKA, teklif, uzay aracını ve içindeki astronotları zararlı uzay radyasyonundan etkili bir şekilde korumak için süper iletken mıknatıs teknolojisindeki en son gelişmelerden yararlanıyor.

Wisconson Üniversitesi-Madison Astronomi Bölümü’nde doçent ve CREW’in baş araştırmacısı Dr. Elena D’Onghia, “Uzay gemilerini kozmik radyasyondan ve enerjik güneş radyasyonundan nasıl koruyacağımız konusunda yeni bir fikir bulduk” dedi. Şapka. “Yeni süper iletken bant teknolojisi, konuşlandırılabilir bir tasarım ve daha önce keşfedilmemiş bir manyetik alan için yeni bir konfigürasyon kullanıyoruz.”

HaT, bir tarafta daha güçlü bir alan oluştururken diğer tarafta alanı azaltan dairesel bir mıknatıs dizisi olan Halbach Torus’u temsil eder. Wisconsin Icecube Parçacık Astrofizik Merkezi’nden (WIPAC) D’Onghia ve işbirlikçisi Paolo Desiati, yeni nesil yüksek sıcaklık süper iletken bantlar tarafından etkinleştirilen hafif, konuşlandırılabilir, mekanik olarak desteklenen manyetik bobinler için bir tasarım geliştirdiler. .

Ekip, NIAC özetlerinde “Bu konfigürasyon, kozmik radyasyon parçacıklarını yönlendiren, astronotun habitatındaki bastırılmış bir manyetik alanla tamamlanan gelişmiş bir harici manyetik alan üretiyor” dedi.

D’Onghia, Universe Today’e verdiği demeçte, “Önerdiğimiz geometri, uzay aracının dışında bir manyetik alan yaratıyor ama içeride değil, bu yüzden astronotlar açığa çıkmıyor.” “Önceki tekliflerde manyetik alan uzay aracına oldukça yakındı ve bu sorunlara yol açacaktı çünkü manyetik alanlar, nötronlar gibi astronotlar için zararlı olabilecek ikincil parçacık yağmurları üretebilir. Konseptimiz uzaya uzanan açık bir manyetik alan önerir. “

D’Onghia, yeni konfigürasyonlarının, kozmik radyasyon parçacıklarını yönlendiren, astronotun habitatındaki bastırılmış bir manyetik alanla tamamlanan gelişmiş bir harici manyetik alan ürettiğini söyledi. Ekip, tasarımlarının biyolojiye zarar veren kozmik ışınların (1 GeV’nin altındaki protonlar) %50’den fazlasını ve daha yüksek enerjili yüksek Z iyonlarını yönlendirebileceğine inanıyor. Bu oran, astronotlar tarafından emilen radyasyon dozunu, NASA tarafından belirlenen yaşam boyu aşırı kanser ölüm riskinin %5’inden daha az bir düzeye indirmek için yeterli olacaktır.

Uzun süreli insan uzay uçuşu için sorunlara neden olan iki tür radyasyon vardır. Biri, bir güneş patlaması olayının ardından patlamalar halinde gelen güneş enerjili protonlardır. İkincisi, güneş patlamaları kadar öldürücü olmasa da, mürettebatın maruz kalacağı sürekli bir arka plan radyasyonu olacak olan galaktik kozmik ışınlardır. Kalkansız bir uzay aracında, her iki radyasyon türü de mürettebat için önemli sağlık sorunlarına veya ölüme neden olur.

Dünya’da, gezegenimizin manyetik alanı kozmik ışınları saptırır ve manyetik alandan geçen herhangi bir kozmik radyasyonu emen atmosferimizden ek bir koruma önlemi gelir. Uzay aracı için manyetik koruma fikri, bir uzay aracının Dünya’nınkine eşdeğer bir manyetik alanı beraberinde getirmesini sağlamak olacaktır. Ancak gerçekten çalışan ve aşırı derecede ağır olmayan bu tür kalkanlar tasarlamak zor oldu.

Uzayda radyasyon konusu uzun zamandır biliniyor ve D’Onghia, 1960’ların sonlarında ve 70’lerin başlarından başlayarak uzay araçları için kalkanlar oluşturmak için pek çok fikir ve öneri olduğunu söyledi. Ancak şu ana kadar hiçbir şey uygulanabilir veya uygun maliyetli olmadı.

Universe Today, 2004’te NIAC fonu alan bir fikir de dahil olmak üzere, kalkanlama için önceki birkaç fikir hakkında yazmıştı. Konseptin öncülüğünü eski astronot Jeffrey Hoffman yaptı, ancak konsept sonuçta başarılı olmadı ve Hoffman 2006’da bana, teorik hesaplarına rağmen inandırıcı bir tasarım ortaya koyamadılar.

Ancak bu, Hoffman’ın ekibinin çalışmasının önemli olmadığı anlamına gelmez.

D’Onghia e-posta yoluyla “Hoffman’ın konsepti birkaç yıldır popüler ve şüphesiz ilgi ve ilham kaynağı” dedi. “Örneğin, daha etkili olması için aktif korumanın (örneğin yapay bir manyetik alan) pasif korumayla (radyasyonu emebilen malzeme) birleştirilmesi gerektiği konusunda hepimiz hemfikiriz. Son on yılda değişen görüş, muhtemelen buna ihtiyacımız olduğu yönünde. daha önce önerilenlere kıyasla farklı bir manyetik alan konfigürasyonu.”

Hoffman’ın ekibi konseptlerini hesaplarken süper iletkenler büyük, hantal ve uzayda inşa edilmesi zordu.

D’Onghia, “Son birkaç yılda yüksek kritik sıcaklığa sahip yeni nesil süper iletkenler (kullanmayı planladığımız ReBCO gibi) oldu.” Dedi. “Bu süper iletkenler çok hafif (bir bant gibi görünüyorlar) ve daha ucuz ve bu proje için gerçek bir oyun değiştirici olabilir.”

Manyetik bobinleri içeren önceki tasarımlar, her bir bobin için 300 ton ağırlığındaydı. D’Onghia, ekiplerinin sekiz bobin kullanmayı planladığını ve bobinlerinin ağırlığını her birinin ağırlığını 3 tona indirebildiklerini söyledi. Ancak hala tasarımlarını optimize etmek için çalışıyorlar ve NIAC’tan sağlanan hibenin yapmalarına izin verecek.

D’Onghia, “Hala ağırlığı azaltmamız ve yeni malzemeler üzerinde çalışmamız gerekiyor” dedi. “En büyük zorluk bu ve bunu çözmek için çok çalışmayı planlıyoruz.”