אחד האתגרים הגדולים ביותר של עבודה וחיים בחלל הוא האיום הנשקף מהקרינה. בנוסף לקרניים סולאריות וקוסמיות המסוכנות לבריאות האסטרונאוטים, קיימת גם קרינה מייננת המאיימת על הציוד האלקטרוני שלהם. זה דורש כי כל החלליות, הלווינים ותחנות החלל שנשלחות למסלול מוגנים באמצעות חומרים שלעתים קרובות הם כבדים ו / או יקרים.
צוות המהנדסים גילה טכניקות חדשות לייצור מיגון קרינה קל משקל וחסכוני יותר משיטות קיימות. המרכיב הסודי, על פי המחקר שפורסם לאחרונה, הוא תחמוצות מתכת (המכונה חלודה). שיטה חדשה זו עשויה להיות בעלת יישומים רבים ולהוביל לירידה משמעותית בעלויות הנלוות לשיגור חלל וטיסות חלל.
המחקר של צוות המחקר הופיע באופן מקוון והוא ייכלל בגיליון יוני 2020 של כתב העת המדעי פיזיקת קרינה וכימיה. המחקר נערך על ידי מייקל דבנזו, מהנדס מערכות בכיר בחברת לוקהיד מרטין, ורוברט ב.הייס, פרופסור חבר להנדסה גרעינית באוניברסיטת צפון קרוליינה.
במילים פשוטות, קרינה מייננת מפקידה אנרגיה על האטומים והמולקולות שאיתם היא מתקשרת, גורמת לאיבוד אלקטרונים ומייצרת יונים. על כדור הארץ, סוג זה של קרינה אינו נושא, הודות לשדה המגנטי המגונן של כדור הארץ ולאווירה הצפופה. עם זאת בחלל, קרינה מייננת נפוצה מאוד ומגיעה משלושה מקורות - קרניים קוסמיות גלקטיות (GCRs), חלקיקי התלקחות סולארית וחגורות הקרינה של כדור הארץ (המכונות גם חגורות ואן אלן).
כדי להגן מפני קרינה מסוג זה, סוכנויות חלל ויצרני תעופה וחלל מסחרית בדרך כלל ימצאו אלקטרוניקה רגישה בתיבות מתכת. בעוד מתכות כמו עופרת או אורניום מדולדל מספקות את ההגנה המרבית, מיגון מסוג זה יוסיף כמות משמעותית של משקל לחללית.
מכאן מדוע עדיפות קופסאות אלומיניום מכיוון שלפי ההערכות הן מספקות את הסחר הטוב ביותר בין משקל המגן לבין ההגנה שתעניק. כפי שהסביר פרופ 'הייז, הוא ודוונזו ביקשו לחקור חומרים שיכולים לספק הגנה טובה יותר ולהפחית עוד יותר את המשקל הכללי של חלליות:
"ניתן להשתמש בגישה שלנו כדי לשמור על אותה רמת מיגון קרינה ולהפחית את המשקל ב -30% ומעלה, או שתוכל לשמור על אותו משקל ולשפר את המיגון ב -30% ומעלה - בהשוואה לטכניקות המיגון הנפוצות ביותר. כך או כך, הגישה שלנו מפחיתה את נפח החלל התופס באמצעות מיגון. "
הטכניקה שהוא ודוונזו פיתחו מסתמכת על ערבוב מתכת מחומצן אבקה (חלודה) לפולימר ואז שילובם בציפוי נפוץ המוחל אז על האלקטרוניקה. בהשוואה לאבקות מתכת, תחמוצות מתכת מציעות פחות מיגון, אך הן גם פחות רעילות ואינן מהוות את אותם נושאים אלקטרומגנטיים העלולים להפריע לאלקטרוניקה של חללית. כפי שהסביר דבנזו:
"חישובי תעבורת קרינה מראים כי הכללת אבקת תחמוצת המתכת מספקת מיגון הדומה למגן קונבנציונאלי. באנרגיות נמוכות, אבקת תחמוצת המתכת מפחיתה את קרינת הגמא לאלקטרוניקה בפקטור של 300 ואת הנזק לקרינת הנויטרונים ב 225%. "
"יחד עם זאת, הציפוי פחות מגושם מתיבת מיגון", הוסיף היי. "ובהדמיות חישוביות, הביצועים הגרועים ביותר של ציפוי החמצון עדיין ספגו 30% יותר קרינה מאשר מגן קונבנציונאלי באותו משקל. נוסף על כך, חלקיקי החמצון הם הרבה פחות יקרים מאותה כמות של המתכת הטהורה. "
בנוסף להפחתת המשקל והעלות של אלקטרוניקה מבוססת חלל, שיטה חדשה זו עשויה להפחית את הצורך במיגון קונבנציונאלי במשימות חלל. במבט קדימה, DeVanzo והייס ימשיכו לכוונן ולבדוק את טכניקת המיגון שלהם ליישומים שונים ומחפשים שותפים בתעשייה שיעזרו להם לפתח את הטכנולוגיה לשימוש בתעשייה.
