Magnetinis burbulas gali apsaugoti astronautus nuo pavojingos kosminės spinduliuotės


Magnetinis burbulas gali apsaugoti astronautus nuo pavojingos kosminės spinduliuotės

Menininkas CREW-HaT koncepcijos, skirtos sukurti kosminio laivo magnetinį skydą, perteikimas. Kreditas: Elena D’Onghia

Žmonės jau seniai svajojo įkelti koją į Marsą ar už jo ribų, o tokių kompanijų kaip „SpaceX“ ir „Blue Origin“ pažanga reiškia, kad galbūt svajonė gali tapti realybe. Tačiau šiuo metu astronautų siuntimas į ilgalaikes misijas į kitus pasaulius būtų neįmanomas dėl pavojingo radiacijos lygio kosmose, už Žemės apsauginio magnetinio lauko ribų.

Tačiau nauja koncepcija teikia vilties horizonte, o jos tyrėjai gavo finansavimą iš NASA Inovatyvių pažangių koncepcijų (NIAC) programos prototipui sukurti. Skambino ĮKOPOS SKRYBĖ, pasiūlyme pasinaudojama naujausia superlaidžių magnetų technologijos pažanga, siekiant veiksmingai apsaugoti erdvėlaivius ir jame esančius astronautus nuo kenksmingos erdvės. radiacija.

„Sugalvojome naują idėją, kaip apsaugoti nuo erdvėlaivių kosminė spinduliuotė ir energinga saulės spinduliuotė“, – sakė Viskonsono–Madisono universiteto Astronomijos katedros docentė ir pagrindinė CREW HaT tyrėja dr. Elena D’Onghia. „Naudojame naują superlaidžios juostos technologiją, dislokuojamą dizainą ir nauja magnetinio lauko konfigūracija, kuri anksčiau nebuvo ištirta.

HaT reiškia Halbach Torus, kuris yra apskritas magnetų masyvas, kuris sukuria stipresnį lauką vienoje pusėje ir sumažina lauką kitoje pusėje. D’Onghia ir bendradarbis Paolo Desiati iš Viskonsino Icecube dalelių astrofizikos centro (WIPAC) sukūrė lengvų, išskleidžiamų, mechaniškai palaikomų magnetinių ritinių, aktyvuojamų naujos kartos aukštos temperatūros superlaidžiomis juostomis, kurios pasirodė tik neseniai, dizainą. .







Magnetinių laukų ir nukreiptų dalelių takų vizualizacija. Kreditas: Dr. Elena D’Onghia

„Ši konfigūracija sukuria sustiprintą išorinį magnetinį lauką, nukreipiantį kosminės spinduliuotės daleles, papildytą slopintu magnetiniu lauku astronauto buveinėje“, – rašė komanda savo NIAC santraukoje.

„Mūsų siūloma geometrija sukuria magnetinį lauką erdvėlaivio išorėje, bet ne viduje, todėl astronautai nėra veikiami“, – „Universe Today“ pasakojo D’Onghia. “Ankstesniuose pasiūlymuose magnetinis laukas buvo gana arti erdvėlaivio ir tai sukeltų problemų, nes magnetiniai laukai gali generuoti antrinių dalelių, tokių kaip neutronai, lietus, kurie gali būti kenksmingi astronautams. Mūsų koncepcija siūlo atvirą magnetinį lauką, kuris tęsiasi į erdvę. “

D’Onghia teigė, kad jų naujoji konfigūracija sukuria patobulintą išorinis magnetinis laukas kuris nukreipia kosminės spinduliuotės daleles, kurias papildo slopinamas magnetinis laukas astronauto buveinėje. Komanda mano, kad jų dizainas gali nukreipti daugiau nei 50% biologijai žalingų kosminių spindulių (protonų, mažesnių nei 1 GeV) ir didesnės energijos didelio Z jonų. Šios normos pakaktų sumažinti astronautų sugeriamą radiacijos dozę iki lygio, kuris yra mažesnis nei 5% NASA nustatytos mirties nuo vėžio rizikos per visą gyvenimą.

Yra dviejų tipų spinduliuotė, kuri sukelia problemų ilgalaikiams žmogaus skrydžiams į kosmosą. Vienas iš jų yra saulės energijos protonai, kurie sprogsta po saulės žybsnio. Antrieji yra galaktikos kosminiai spinduliai, kuri, nors ir nėra tokia mirtina kaip saulės blyksniai, būtų nuolatinė foninė spinduliuotė, kuri būtų veikiama įgulos narių. Neekranuotame erdvėlaivyje abiejų tipų spinduliuotė sukeltų rimtų sveikatos problemų arba įgulos mirtį.






Kreditas: Visata šiandien

Žemėje mūsų planetos magnetinis laukas nukreipia kosminius spindulius, o papildoma apsaugos priemonė yra mūsų atmosfera, kuri sugeria bet kokią kosminę spinduliuotę, kuri prasiskverbia per magnetinį lauką. Erdvėlaivių magnetinio ekranavimo idėja būtų tokia, kad erdvėlaivis atneštų magnetinį lauką, lygiavertį Žemės magnetiniam laukui. Tačiau sukurti tokius skydus, kurie iš tikrųjų veikia ir nėra pernelyg sunkūs, buvo iššūkis.

Radiacijos problema erdvėje buvo žinoma jau seniai, ir D’Onghia sakė, kad buvo daug, daug idėjų ir pasiūlymų, kaip sukurti erdvėlaivių skydus, pradedant nuo septintojo dešimtmečio pabaigos ir aštuntojo dešimtmečio pradžios. Tačiau iki šiol niekas nebuvo įmanomas ar ekonomiškas.

„Universe Today“ rašė apie keletą ankstesnių ekranavimo idėjų, įskaitant tą, kuri 2004 m. taip pat gavo NIAC finansavimą. Šiai koncepcijai vadovavo buvęs astronautas Jeffrey Hoffmanas, tačiau idėja galiausiai nepasiteisino, ir Hoffmanas 2006 m. man pasakė, kad nepaisant savo teoriniais skaičiavimais, jie negalėjo pateikti įtikinamo projekto.

Tačiau tai nereiškia, kad Hoffmano komandos darbas nebuvo svarbus.

„Hoffmano koncepcija buvo populiari kelerius metus ir neabejotinai domina bei įkvepia“, – elektroniniu paštu sakė D’Onghia. “Pavyzdžiui, visi sutinkame, kad aktyvus ekranavimas (pvz., dirbtinis magnetinis laukas) turi būti derinamas su pasyviuoju ekranavimu (medžiaga, galinčia sugerti spinduliuotę), kad būtų efektyvesnis. Per pastaruosius dešimt metų keičiasi požiūris, kad mums tikriausiai reikia. Kitoks magnetinis laukas konfigūracija, palyginti su tuo, kas buvo pasiūlyta anksčiau.

Kai Hoffmano komanda skaičiavo savo koncepciją, superlaidininkai buvo dideli, dideli ir sunkiai statomi erdvėje.

„Per pastaruosius kelerius metus atsirado naujos kartos superlaidininkų (tokių kaip ReBCO, kurį planuojame naudoti) su aukšta kritine temperatūra“, – sakė D’Onghia. “Tie superlaidininkai yra labai lengvi (jie atrodo kaip juosta) ir pigesni, todėl gali būti tikras šio projekto pasikeitimas.”

Ankstesni modeliai, kuriuose buvo magnetinės ritės, svėrė net 300 tonų kiekvienai ritei. D’Onghia teigė, kad jų komanda planuoja naudoti aštuonis ritinius ir sugebėjo sumažinti jų svorį iki 3 tonų. Tačiau jie vis dar dirba optimizuodami savo dizainą, o tai leis jiems padaryti NIAC dotacija.

„Vis tiek turime sumažinti svorį ir dirbti su naujomis medžiagomis“, – sakė D’Onghia. „Tai yra didelis iššūkis, ir mes planuojame toliau sunkiai dirbti, kad tai išsiaiškintume.


DLR teikia moteriškas matavimo manekenes NASA Artemis I misijai


Citata: Magnetinis burbulas gali apsaugoti astronautus nuo pavojingos kosminės spinduliuotės (2022 m. gegužės 6 d.), gautas 2022 m. gegužės 7 d. iš https://phys.org/news/2022-05-magnetic-astronauts-dangerous-space.html

Šis dokumentas yra saugomas autorių teisių. Išskyrus bet kokius sąžiningus sandorius privačių studijų ar mokslinių tyrimų tikslais, jokia dalis negali būti atkuriama be raštiško leidimo. Turinys pateikiamas tik informaciniais tikslais.