Vienas didžiausių darbo ir gyvenimo kosmose iššūkių yra radiacijos keliama grėsmė. Be saulės ir kosminių spindulių, kurie yra pavojingi astronautų sveikatai, taip pat yra jonizuojančioji spinduliuotė, kelianti grėsmę jų elektroninei įrangai. Tam reikia, kad visi į orbitą siunčiami erdvėlaiviai, palydovai ir kosminės stotys būtų ekranuoti naudojant medžiagas, kurios dažnai yra gana sunkios ir (arba) brangios.
Inžinierių komanda, norėdama sukurti alternatyvas, sugalvojo naują spinduliavimo ekrano gamybos metodą, kuris yra lengvas ir ekonomiškesnis už esamus metodus. Slaptas ingredientas, remiantis jų neseniai paskelbtais tyrimais, yra metalų oksidai (dar žinomi kaip rūdis). Šis naujas metodas gali būti pritaikytas daugybei būdų ir dėl jo žymiai sumažės išlaidos, susijusios su kosminių paleidimų ir skraidymu iš kosmoso.
Tyrėjų komandos tyrimas pasirodė internete ir bus įtrauktas į mokslinio žurnalo 2020 m. Birželio mėn. Numerį Spinduliuotės fizika ir chemija. Tyrimą atliko Michaelas DeVanzo, vyresnysis sistemų inžinierius iš „Lockheed Martin Space“, ir Robertas B.Hayesas, Šiaurės Karolinos valstijos universiteto branduolinės inžinerijos docentas.
Paprasčiau tariant, jonizuojančioji spinduliuotė kaupia energiją ant atomų ir molekulių, su kuriais ji sąveikauja, todėl prarandami elektronai ir gaminami jonai. Žemės apsauginis magnetinis laukas ir tanki atmosfera šios rūšies radiacija nėra problema. Tačiau kosmose jonizuojančioji spinduliuotė yra labai paplitusi ir sklinda iš trijų šaltinių - galaktikos kosminių spindulių (GCR), saulės pliūpsnio dalelių ir Žemės radiacijos diržų (dar žinomi kaip Van Allen diržai).
Norėdami apsisaugoti nuo tokio tipo radiacijos, kosmoso agentūros ir komerciniai aviacijos ir kosmoso gamintojai paprastai įpakuos jautrią elektroniką metalinėse dėžėse. Nors metalai, tokie kaip švinas ar nusodrintasis uranas, teikia didžiausią apsaugą, toks ekranizavimas erdvėlaiviui padidintų nemažą svorį.
Todėl kodėl pirmenybė teikiama aliumininėms dėžėms, nes manoma, kad jos geriausiai atspindi skydo svorį ir jo teikiamą apsaugą. Kaip paaiškino prof. Hayesas, jis su DeVanzo siekė ištirti medžiagas, kurios galėtų užtikrinti geresnę apsaugą ir dar labiau sumažinti bendrą erdvėlaivio svorį:
„Mūsų metodas gali būti naudojamas norint išlaikyti tą patį radiacijos ekrano lygį ir sumažinti svorį 30% ar daugiau, arba galėtumėte išlaikyti tą patį svorį ir pagerinti ekraną 30% ar daugiau - palyginti su plačiausiai naudojamais ekranų gamybos būdais. Bet kokiu atveju, mūsų požiūris sumažina erdvę, kurią užima skydas. “
Jo ir DeVanzo sukurta technika remiasi oksiduoto metalo (rūdžių) miltelių sumaišymu į polimerą ir po to įterpimu į bendrą dangą, kuri vėliau dedama į elektroniką. Palyginti su metalo milteliais, metalų oksidai pasižymi mažesniu ekranu, tačiau taip pat yra mažiau toksiški ir nesukelia tų pačių elektromagnetinių problemų, kurios galėtų trikdyti erdvėlaivio elektroniką. Kaip paaiškino DeVanzo:
Spinduliuotės pernešimo skaičiavimai rodo, kad metalo oksido miltelių įtraukimas suteikia ekraną, palyginamą su įprastu skydu. Esant mažai energijos, metalo oksido milteliai sumažina tiek gama spinduliuotę elektronikoje 300 kartų, tiek neutronų spinduliuotės žalą 225%. “
„Tuo pačiu metu danga yra mažiau biri nei apsauginė dėžutė“, - pridūrė Hayesas. „Ir atliekant skaičiavimus, blogiausias oksido dangos efektyvumas vis tiek sugeria 30% daugiau radiacijos nei įprastas tokio paties svorio skydas. Be to, oksidų dalelės yra daug pigesnės nei toks pat gryno metalo kiekis. “
Šis naujas metodas ne tik sumažins kosmoso elektronikos svorį ir kainą, bet ir sumažins įprastų ekranų poreikį atliekant kosmines užduotis. Žvelgiant į ateitį, „DeVanzo“ ir „Hayes“ toliau tobulins ir testuos savo ekranų techniką įvairioms reikmėms ir ieško pramonės partnerių, kurie padėtų jiems sukurti pramonės reikmėms skirtą technologiją.
