Mars yüzeyi için en iyi radyasyon kalkanı nedir?

Mars gezegeni bizi çağırıyor. En azından, önümüzdeki on yılda kızıl gezegene yapılması planlanan ve önerilen tüm görevleri incelerken edinilen izlenim bu. Çevresini, atmosferini ve jeolojik tarihini karakterize etmek için şu anda oraya misyonlar gönderen pek çok uzay ajansı ile, mürettebatlı misyonların hemen köşede olması muhtemel görünüyor. Aslında, hem NASA hem de Çin, 2030’ların başlarında Mars’a yüzey habitatlarının yaratılmasıyla sonuçlanacak misyonlar göndermeyi planladıklarını açıkça belirttiler.

Astronotların hem transit hem de Mars yüzeyinde sağlık ve güvenliğini sağlamak için bilim adamları, radyasyondan korunmanın çeşitli yollarını araştırıyorlar. Yakın tarihli bir çalışmada, Mavi Mermer Uzay Bilim Enstitüsü’nden (BMSIS) bir ekip, radyasyondan koruyucu yapıları şekillendirmek için çeşitli malzemelerin nasıl kullanılabileceğini inceledi. Bu, Dünya’dan getirilen malzemeleri ve doğrudan Mars ortamından hasat edilebilenleri içeriyordu. Bu, astronot ekiplerinin ve görevin ihtiyaçlarını karşılamak için yerel kaynakların kullanıldığı yerinde kaynak kullanımı (ISRU) süreciyle uyumludur.

Araştırma, BMSIS’te misafir akademisyen ve Yunanistan’daki Patras Üniversitesi’nden fizik mezunu Dionysios Gakis tarafından yönetildi. Ona BMISIS’te kıdemli bir araştırma araştırmacısı, New York Abu Dabi Üniversitesi Uzay Bilimleri Merkezi’nde fizik profesörü ve Gakis’in akademik danışmanı olan Dr. Dimitra Atri katıldı. Bulgularını açıklayan makale (“Mars’ta astronot koruması için radyasyon koruyucu materyallerin etkinliğinin modellenmesi”) tarafından yayınlanmak üzere değerlendiriliyor. Acta Astronautica.

Mars radyasyon ortamı, ince atmosferi ve gezegensel manyetik alan eksikliği nedeniyle Dünya’nınkinden önemli ölçüde daha tehlikelidir. Dünya’da, gelişmiş ülkelerdeki insanlar yılda ortalama 0,62 rad (6,2 mSv) maruz kalırken, Mars’ın yüzeyi yılda yaklaşık 24,45 rad (244,5 mSv) ve hatta güneş olayları (diğer bir deyişle güneş patlamaları) olduğunda daha da fazlasını alır. meydana gelmek.

Dr. Atri’nin Universe Today’e e-posta yoluyla söylediği gibi, bu radyasyon çeşitli biçimlerde gelir: “Galaktik kozmik ışınlar, görünür ışıktan bir milyar (veya daha fazla) kat daha enerjik olan yüklü parçacıklardan oluşur. Ekranlama yoluyla nüfuz edebilir ve onarılamaz hasara neden olabilir. Ek olarak, güneş fırtınaları bazen yüklü parçacıkları çok yüksek enerjilere (güneş enerjili parçacıklar) hızlandırabilir, bu da karşılaştırılabilir hasara neden olabilir. Kozmik ışınlardan gelen radyasyon miktarı oldukça tahmin edilebilirken, güneş fırtınalarını tahmin etmek çok zordur.”

Gakis ve Dr. Atri, çalışmaları için Mars’a taşınabilecek veya yerinde hasat edilebilecek çeşitli koruyucu malzemelerin özelliklerini araştırdı. Bunlar, havacılık endüstrisinde yaygın olan alüminyum, polietilen, sikloheksan, polimetil metakrilat, Mylar ve Kevlar gibi malzemelerden ve su, karbon fiber sıvı hidrojen ve Mars regolitinden oluşuyordu. Gakis’in açıkladığı gibi, bu malzemelerin her birini, istatistiksel Monte Carlo yöntemlerini kullanarak parçacıkların maddeden geçişini simüle eden bir yazılım paketi olan GEANT4 sayısal modelini kullanarak değerlendirdiler.

“Mars’ın hesaplamalı bir modelini oluşturduk ve bir astronotu temsil eden varsayımsal bir insan hayaletinin içindeki kozmik enerji birikimini ölçtük” dedi. “Astronota ulaşmadan önce radyasyonun bir kısmını emecek bir malzeme kalkanı kuruldu. Radyasyondan korunma açısından en etkili malzemeler, astronotun vücudundan en az enerji geçişine izin veren malzemelerdi.”

Onların sonuçları, hidrojen açısından zengin malzemelerin (yani, su buzu) GCR’lere öngörülebilir bir tepki verdiğini ve bu nedenle kozmik ışınlara karşı en iyi savunma olduğunu gösterdi. Ayrıca, regolitin bir ara tepkiye sahip olduğunu ve bu nedenle özellikle alüminyum ile birleştirildiğinde ek koruma için kullanılabileceğini buldular.

Said Gakis: “Örneğin, alüminyum diğer malzemeler kadar etkili bulunmasa da, radyasyon dozlarının azaltılmasında hala yardımcı olabilir ve biz onu diğer malzemelerle birleştirmeyi savunuyoruz. Marslı regoliti benzer davranışa ve bir yerinde malzeme, onu Dünya’dan taşımamızı gerektirmiyor.”

NASA ve diğer uzay ajansları, Ay’da, Mars’ta ve ötesinde habitatların yaratılmasına olanak sağlayacak çeşitli tasarımları, malzemeleri ve teknolojileri değerlendiriyor. Özellikle, NASA ve Çin Ulusal Uzay Ajansı (CNSA), önümüzdeki on yıl içinde, her 26 ayda bir (2033’ten başlayarak) fırlatılacak ve yüzeyde yaşam alanlarının yaratılmasıyla sonuçlanacak olan Mars’a mürettebatlı görevler planlıyor. Gakis ve Dr. Atri’nin analizine göre, bu habitatlar muhtemelen Dünya’dan düşük maliyetle taşınan hafif malzemeler kullanılarak şekillendirilmiş bir iç yapıdan oluşacak.

Alüminyum ve karbon fiber durumunda, Mars kayalarından çıkarılan alüminyum ve atmosferinden hasat edilen karbon kullanılarak yerinde üretilebilirler. Bunlar daha sonra, robotların koruyucu bir üst yapı oluşturmak için 3D baskı yapacakları yerel olarak hasat edilen su buzu ve regolit kullanılarak korunabilir. Bu tür habitatlar, Dünya’nın çok ötesinde uzun süreli görevler sağlayacak ve hatta uzayda kalıcı insan yerleşimleri için bir basamak taşı olabilir.

Radyasyon, insanoğlunun başarılı bir şekilde başarıya ulaşması için insanlığın ele alması gereken birçok sorundan biridir. [exploration of] Kızıl gezegen,” diye özetledi Gakis. “Araştırmamızın, kozmik ışınların Mars ortamındaki yıkıcı etkilerini anlamada ve Mars’a yapılacak gelecekteki mürettebatlı görevler için etkili hafifletme stratejileri planlamada bir başka adım olduğuna inanıyoruz.”