En av de største utfordringene med å jobbe og leve i rommet er trusselen fra stråling. I tillegg til sol- og kosmiske stråler som er helsefarlige for astronauter, er det også ioniserende stråling som truer deres elektroniske utstyr. Dette krever at alle romskip, satellitter og romstasjoner som blir sendt til bane blir skjermet ved bruk av materialer som ofte er ganske tunge og / eller dyre.
For å lage alternativer, kom et team av ingeniører med en ny teknikk for å produsere strålingsskjerming som er lett og mer kostnadseffektiv enn eksisterende metoder. Ifølge den nylig publiserte forskningen er den hemmelige ingrediensen metalloksider (aka. Rust). Denne nye metoden kan ha mange bruksområder og føre til et betydelig fall i kostnadene forbundet med romoppskytninger og romfart.
Forskningsteamets studie dukket opp på nettet og vil bli inkludert i juni 2020-utgaven av det vitenskapelige tidsskriftet Strålingsfysikk og kjemi. Studien ble utført av Michael DeVanzo, senior systemingeniør ved Lockheed Martin Space, og Robert B.Hayes, førsteamanuensis i kjerneteknikk ved North Carolina State University.
Enkelt sagt avgir ioniserende stråling energi på atomene og molekylene den interagerer med, noe som fører til at elektroner går tapt og produserer ioner. På jorden er ikke denne typen stråling et spørsmål, takket være jordas beskyttende magnetiske felt og tette atmosfære. I verdensrommet er imidlertid ioniserende stråling veldig vanlig og kommer fra tre kilder - galaktiske kosmiske stråler (GCR), solens flarepartikler og jordas strålingsbelter (også kalt Van Allen Belts).
For å beskytte mot denne typen stråling vil romfartsbyråer og kommersielle luftfartsprodusenter typisk omslutte sensitiv elektronikk i metallbokser. Mens metaller som bly eller utarmet uran gir mest beskyttelse, vil denne typen skjerming tilføre et romfartøy en betydelig mengde vekt.
Derfor er aluminiumskasser foretrukket, siden de antas å gi den beste avveiningen mellom skjoldets vekt og beskyttelsen det vil gi. Som professor Hayes forklarte, søkte han og DeVanzo å undersøke materialer som kunne gi bedre beskyttelse og redusere den totale vekten til romfartøyet ytterligere:
"Vår tilnærming kan brukes til å opprettholde samme nivå av stråleskjerming og redusere vekten med 30% eller mer, eller du kan opprettholde den samme vekten og forbedre skjermingen med 30% eller mer - sammenlignet med de mest brukte skjermteknikkene. Uansett reduserer tilnærmingen volumet av plass tatt opp ved skjerming. "
Teknikken han og DeVanzo utviklet er avhengig av å blande pulverisert oksidert metall (rust) til en polymer og deretter inkorporere det i et vanlig belegg som deretter påføres elektronikk. Sammenlignet med metallpulver, gir metalloksider mindre skjerming, men er også mindre giftige og utgjør ikke de samme elektromagnetiske problemene som kan forstyrre et romskipets elektronikk. Som DeVanzo forklarte:
"Beregninger av strålingstransport viser at inkludering av metalloksydpulver gir skjerming som kan sammenlignes med et vanlig skjold. Ved lave energier reduserer metalloksydpulveret både gammastråling til elektronikken med en faktor 300 og nøytronstrålingsskadene med 225%. "
"Samtidig er belegget mindre voluminøst enn en skjermingsboks," la Hayes til. Og i beregningsimuleringer absorberte fremdeles den verste ytelsen til oksidbelegget 30% mer stråling enn et vanlig skjold med samme vekt. På toppen av det er oksidpartiklene mye rimeligere enn den samme mengden av rent metall. ”
I tillegg til å redusere vekten og kostnadene for rombasert elektronikk, kan denne nye metoden potensielt redusere behovet for konvensjonell skjerming på romoppdrag. Når de ser fremover, vil DeVanzo og Hayes fortsette å finjustere og teste skjermteknikken sin for forskjellige bruksområder, og leter etter industripartnere som kan hjelpe dem med å utvikle teknologien til industriell bruk.
