Nasa подбирает пластмассовые ключи ко вселенной
В долгих космических путешествиях, наподобие полёта человека на Марс, основная неприятность для здоровья пилотов — радиация. Оказалось, что вероятное будущее пилотируемой космонавтики — это суда из «графитных карандашей» и «полиэтиленовых пакетов», заполненных жидким водородом.
Американские учёные перебрали множество материалов, каковые имели возможность бы являться защитой от радиации, запустили пара программ, которые связаны с изучением её действия на людей и поиском средств защиты. Одна из них так и именуется «Программа защиты от космической радиации» (Space Radiation Shielding Program).
В ней участвуют пара исследовательских центров NASA. Они изучают множество конструкционных материалов, каковые имели возможность бы послужить хорошим материалом для корпуса космического корабля либо, по крайней мере — материалом для особой радиационной защиты — необычной обивки жилых помещений космических аппаратов.
Изучения говорят о том, что в случае если человечество желает летать к дальним планетам, ему будет необходимо значительно шире применять в космических судах пластмассы, и всегда создавать новые их (пластмасс) виды.
Но сперва — о том, с чем столкнутся люди в дальнем космосе.
Молекула ДНК разрушается тяжёлыми ионами значительно посильнее, чем рентгеном либо гамма-лучами (иллюстрация с сайта spaceresearch.nasa.gov).
Открытый космос заполнен высокоэнергичными протонами, отправляемыми Солнцем, гамма-лучами от новорождённых чёрных дыр и космическими лучами от взрывающихся звёзд.
В дальних и, что вероятно более принципиально важно, долгих путешествиях самая громадная угроза для здоровья людей — это галактические космические лучи (ГКЛ). Частицы, летящие практически со скоростью света, отправленные взрывами сверхновых звёзд, очень сложно задержать.
А самые страшные из ГКЛ — тяжёлые, ионизированные ядра, типа Fe+26. Они владеют энергией в триллионы электрон-вольт, что в десятки тысяч раза больше, чем у «солнечных» протонов.
Эти ядра пронизывают полностью тела людей и космические корабли, убивая отдельные клетки и разрушая молекулы ДНК значительно посильнее, чем гамма-лучи.
Трудящийся на околоземной орбите человек прикрыт планетой от обстрела галактическими лучами (фото с сайта science.nasa.gov).
До тех пор пока люди практически не испытывали на себе полную дозу галактических лучей настоящего открытого космоса.
К примеру, Интернациональная Космическая Станция движется по орбите, лежащей всего в 400 километрах выше поверхности Почвы.
Напомним, её диаметр приблизительно 13 тысяч километров, так что отечественная планета своим «телом» перехватывает приблизительно треть от ГКЛ, летящих во всех направлениях. Ещё треть лучей отклоняет магнитное поле Почвы.
В то время, когда американцы летели на Луну — они «подставлялись» под удары ГКЛ «по полной программе». Но в течение всего нескольких суток.
Команды «Аполлонов» информировали о вспышках в сетчатках глаз, вызванных космическими лучами. Увидим, иногда такое явление замечают и астронавты на орбитальной станции.
Сейчас, через много лет по окончании лунных экспедиций, у некоторых из участников тех полётов развилась катаракта. Это, как думается, единственное заболевание, полученное в следствии лунной миссии.
Американский анатомически-подобный человеку пластиковый манекен Phantom Torso, он же Fred, начинён 350 датчиками радиации. Неоднократно летал на шаттлах, а сейчас — на МКС (фото с сайта scipoc.msfc.nasa.gov).
Но что произойдёт с людьми при дальнем космическом путешествии в течение пятисот либо тысячи дней?
В 2003 году открылась Лаборатория космических лучей NASA (NSRL). Тут имеется ускорители, каковые смогут моделировать космические лучи. Исследователи направляют их на ткани и клетки млекопитающих и после этого шепетильно исследуют повреждение.
Цель работы — уменьшить неуверенность в оценке риска для космонавтов.
В собственных публикациях NASA сопоставляет лучевую опасность с риском рака для простых людей.
Разнообразные превратности судьбы приносят среднестатистическому 40-летнему некурящему американцу относительно громадный 20-процентный шанс, что он погибнет когда-либо от рака.
По словам Фрэнка Какинотты (Frank Cucinotta), учёного из проекта NASA«здоровье и Космическая радиация» (Space Radiation Health Project), по итогам обследованиям людей, попавших под громадные дозы радиации (к примеру, в Хиросиме), и больных, каковые подверглись лучевой терапии — добавочный риск от 1000-дневной марсианской миссии лежит где-нибудь между 1% и 19%.
Новая модификация полиэтилена, быть может, откроет для людей дорогу к дальним мирам (фото с сайта radiationshielding.nasa.gov).
Ничего себе диапазон оценки!
«Для дам разброс согласно расчетам ещё больше, — додаёт Какинотта. — Из-за действия радиации на яичники и грудь, риск заболевания раком по окончании полёта для дам-космонавтов будет практически в два раза выше».
Как мы знаем, что тонкостенный алюминиевый корпус космического корабля, подобный корпусу «Аполлона», поглощает примерно половину радиации.
«В случае если риск заболевания раком для космонавтов будет только на процент либо два выше, чем для остальных людей — мы имели возможность бы строить космический корабль, применяя алюминий, и достигать на нём Марса, — говорит Какинотта, — но в случае если мы имеем: 20% + 19% = 39-процентный шанс смерти от рака — это неприемлемый вариант.»
Альтернативой металлам имели возможность бы выступить пластмассы. Они богаты водородом — элементом, что прекрасно поглощает космические лучи. К примеру, полиэтилен, тот самый из которого сделаны простые сумки-пакеты, задерживает на 20% больше космических лучей, чем алюминий.
Усиленный полиэтилен, созданный в космическом центре Маршалла (Marshall Space Flight Center) на порядок прочнее алюминия, и наряду с этим легче «крылатого металла».
Он имел возможность бы стать перспективнейшим материалом для постройки космических судов, если бы инженеры придумали недорогой метод его массового производства.
Кроме того если бы из этого полимера не стали строить целый космический корабль, новый материал послужил бы дополнительной противорадиационной защитой. К слову, разные пластмассы уже применены на борту МКС как раз в этом качестве.
Марсианская база обязана снабжать хорошую защиту от радиации, которая на поверхности Красной планеты значительно выше, чем на Земле (иллюстрация с сайта frassanito.com).
А что возможно придумать, в случае если и пластмасса не хватит хороша для отечественных защитных целей? Применять жидкий водород!
Он блокирует космические лучи в 2,5 раза лучше, чем алюминий. В некоторых американских эскизных разработках космического корабля громадные резервуары водорода, топлива для ракетных двигателей, как будто бы «обёрнуты» около жилых помещений.
По расчётам, слой жидкого водорода толщиной в 0,5-1 метр обеспечил бы надёжную защиту экипажа от галактических лучей. Действительно, ёмкости для горючего были бы громоздкими и тяжёлыми.
Тут, быть может, понадобился бы новый материал на базе углеродных нанотрубок. Губка из для того чтобы материала может вмещать водород с громадной плотностью без необходимости охлаждения до криогенных температур. К тому же, углеродные нанотрубки прочнее нержавеющей стали в 130 раз.
Но до тех пор пока это только самые неспециализированные мысли — детальные изучения в этом направлении ещё в первых рядах.
