Når NASAs neste generasjons menneskelige romfartskjøretøy Orion sprenger på sin jomfru ubemannede testflukt senere i år, vil et stråleeksperiment designet av topp amerikanske studenter på videregående skole sveve med og spille en nøkkelrolle i å undersøke hvordan man best kan ivareta helsen til USAs fremtidige astronauter mens de våger seg lenger ut i dype rom enn noen gang før - forbi månen til asteroider, Mars og utover!
Studentdesignet stråleeksperiment var midtpunktet i en årelang konkurranse (Exploration Design Challenge) (EDC) -konkurranse sponset av NASA, Orion hovedentreprenør Lockheed Martin og National Institute of Aerospace, og var åpen for gymnaseteam over hele USA.
Det vinnende eksperimentdesignet kom fra et team med fem medlemmer av videregående studenter fra Governor's School for Science and Technology i Hampton, Va. Og ble kunngjort av NASA-administrator Charles Bolden ved åpningen av USAs Science and Engineering Festival 2014 som ble holdt i Washington , DC 25. april.
Målet med EDC-konkurransen var å bygge og teste design for skjold for å minimere stråleeksponering og skade menneskelige helseeffekter inne i NASAs nye Orion-romfartøy som ble planlagt for å starte i bane under Exploration Flight Test-1 (EFT-1) sti-oppdrag i desember 2014 Se foto av eksperimentdesign her.
Under EFT-1-flyvningen vil Orion fly gjennom det tette strålingsfeltet som omgir jorden i et beskyttende skall av elektrisk ladede ioner - kjent som Van Allen Belt - som begynner 600 mil over jorden.
Ingen mennesker har fløyet gjennom Van Allen Belt på mer enn 40 år siden Apollo-tiden.
Team ARES fra Hampton VA ble valgt fra en gruppe på fem finalistlag som ble kunngjort i mars 2014.
"Dette er en flott dag for Team ARES - du har gjort en bemerkelsesverdig jobb," sa NASA-administrator Bolden.
“Jeg vil gratulere alle finalistene våre. Du er enestående eksempler på kraften i amerikansk innovasjon. Din lidenskap for oppdagelse og de kreative ideene du har gitt frem har fått oss til å tenke og har hjulpet oss med å se på et veldig utfordrende problem på vår vei til Mars. ”
Siden Orion EFT-1 vil klatre til en høyde av omtrent 3600 miles, tilbyr oppdraget forskere muligheten til å forstå hvordan de kan redusere nivået av stråleeksponering som astronautmannskapene opplever som vil bli drevet til dype romdestinasjoner som begynner på slutten av dette tiår.
Studentteamene brukte et simuleringsverktøy kalt OLTARIS, On-Line Tool for the Assessment of Radiation in Space, brukt av forskere og ingeniører fra NASA for å studere effekten av romstråling på skjermingsmaterialer, elektronikk og biologiske systemer.
I samarbeid med mentorer fra NASA og Lockheed Martin bygde hvert team prototyper og brukte OLTARIS-programmet for å beregne hvor effektive designene deres - ved bruk av flere materialer i forskjellige tykkelser - beskyttet mot stråling i det nedre Van Allen-beltet.
“Eksperimentet er en Tesseract Design - litt mindre strukturelt lyd enn en sfære, da spenningene er plassert vekk fra kuben på phalanges. Materialene og fordelingen av materialene inne i tesseract ble bestemt gjennom forskning og simulering ved hjelp av OLTARIS-programmet, ”fortalte Lockheed Martin-talskvinnen Allison Rakes.
Studentene forsket på hvilke materialer som var mest effektive ved strålingsskjerming for å beskytte en dosimeter innvendig - et instrument som ble brukt til å måle stråleeksponering.
“De endelige materialvalgene og tykkelsene er (fra ytterste til innerste): Tantal (0,0762 cm / 0,030 in), Tinn (0,016 cm / 0,040 in), Zirkonium (0,0762 cm / 0,030 in), aluminium ( 0,0762 cm / 0,030 in) og polyetylen (9,388 cm / 3,70 in), ”ifølge Rakes.
Etter avslutningen av EFT-1-flyvningen, vil studentene bruke målingen for å bestemme hvor godt designen deres beskyttet dosimeteret.
Men først må Team ARES gjøre sitt vinnerforslag klart for flyturen. De vil samarbeide med et NASA og Lockheed Martin romfartøyintegrasjonsteam for å få den eksperimentelle designen godkjent, montert og installert i Orions mannskapsmodul.
Alt studentenes harde arbeid vil lønne seg i desember når Lockheed Martin er vertskap for Team ARES på Kennedy Space Center i Florida for å være vitne til opphevingen av deres viktige eksperiment i Orion på toppen av den mammatiske trippel-tønne Delta IV Heavy booster.
46 team fra hele landet sendte forslag til ingeniøreksperiment til EDC som hadde som mål å stimulere studenter til å jobbe med et vitenskap, teknologi, ingeniørfag og matematikk (STEM) prosjekt som takler en av de viktigste farene ved menneskelig romflukt - eksponering for stråling.
"Exploration Design Challenge har allerede nådd 127 000 studenter over hele verden - og engasjert dem i tekniske utfordringer i den virkelige verden og antent deres forestillinger om de uendelige mulighetene for romfunn," sier Lockheed Martin, styreleder, konsernsjef Marillyn Hewson.
Den to-bane, fire timers EFT-1-flyvningen vil løfte Orion-romfartøyet og dets tilknyttede andre etappe til en orbital høyde på 3600 miles, omtrent 15 ganger høyere enn den internasjonale romstasjonen (ISS) - og lenger enn noen menneskelig romfartøy har reiste på 40 år.
Følg med på Kens fortsatte Orion, Orbital Sciences, SpaceX, kommersielle rom, LADEE, Curiosity, Mars rover, MAVEN, MOM og flere planetariske og menneskelige romfartnyheter.
