Концепція художника про людей вирушила на Марс. Кредит зображення: NASA Натисніть, щоб збільшити
Прочитавши цю статтю, ви більше ніколи не можете дивитись на сумки для сміття однаково.
Всі ми використовуємо пластикові пакети для сміття; вони настільки поширені, що ми навряд чи роздумуємо над ними. То хто б здогадався, що мішок із сміттям може бути ключем до відправки людей на Марс?
Більшість мішків для сміття побутові виготовлені з полімеру, який називається поліетиленом. Варіанти цієї молекули виявляються відмінними при захисті найбільш небезпечних форм космічного випромінювання. Вчені це давно знають. Біда намагалася побудувати космічний корабель із химерних речей.
Але тепер науковці NASA винайшли новаторський матеріал на основі поліетилену під назвою RXF1, який ще міцніший і легший, ніж алюміній. «Цей новий матеріал є першим в тому сенсі, що він поєднує в собі чудові конструктивні властивості з чудовими екрануючими властивостями», - говорить Насер Барґуті, науковий співробітник проекту НАСА з захисту екрану космічної радіації в Центрі космічних польотів Маршалла.
На Марс у пластиковому космічному кораблі? Як би спритно це не звучало, це може бути найбезпечнішим шляхом.
Менше значить більше
Захист космонавтів від глибококосмічної радіації є головною невирішеною проблемою. Розглянемо пілотовану місію на Марс: оборотна поїздка може тривати до 30 місяців і вимагатиме залишення захисного бульбашки магнітного поля Землі. Деякі вчені вважають, що такі матеріали, як алюміній, які забезпечують адекватне екранування на орбіті Землі або для коротких поїздок на Місяць, були б недостатніми для подорожі на Марс.
Барґуті є одним із скептиків: "Їхати на Марс з алюмінієвим космічним кораблем не можна", вважає він.
Пластик є привабливою альтернативою: порівняно з алюмінієм поліетилен на 50% краще захищає сонячні спалахи і на 15% кращий для космічних променів.
Перевага пластикоподібних матеріалів полягає в тому, що вони виробляють набагато менше «вторинного випромінювання», ніж важчі матеріали, такі як алюміній або свинець. Вторинне випромінювання надходить від самого екрануючого матеріалу. Коли частинки космічного випромінювання розбиваються на атоми всередині щита, вони викликають крихітні ядерні реакції. Ці реакції викликають злиття ядерних побічних продуктів - нейтронів та інших частинок, які потрапляють у космічний апарат. Це трохи схоже на те, щоб спробувати захистити себе від літаючого кулі для боулінгу, спорудивши стіну шпильок. Ви уникаєте кулі, але отримуєте шпильками. "Вторинні" можуть бути гіршими для здоров'я космонавтів, ніж оригінальна космічна радіація!
За іронією долі, важчі елементи на зразок свинцю, які люди часто вважають найкращим радіаційним екраном, виробляють набагато більше вторинного випромінювання, ніж легші елементи, такі як вуглець і водень. Ось чому поліетилен робить хороший захист: він повністю складається з легких атомів вуглецю та водню, що мінімізує вторинні речовини.
Ці більш легкі елементи не можуть повністю зупинити космічне випромінювання. Але вони можуть фрагментувати вхідні частинки випромінювання, значно зменшуючи шкідливий вплив. Уявіть, що ховаєтесь за огорожею ланцюга, щоб захистити себе у бійці зі снігом: ви все одно отримаєте трохи снігу на вас, як крихітні шматочки сніжки прорвалися через паркан, але не відчуєте жалу прямого удару від сильного -комплектований гадюк. Поліетилен - це як паркан ланцюга.
"Це те, що ми можемо зробити. Фрагментація - не виробляючи багато вторинного випромінювання - насправді там, де битву виграють або програють ", - говорить Баргуті.
Виготовляється на замовлення
Незважаючи на потужність екранування, звичайні сумки для сміття очевидно не будуть робити для створення космічного корабля. Тож Баргхуті та його колеги намагаються збільшити поліетилен для аерокосмічної роботи.
Ось так дослідник Shielding Project Радж Каул, працюючи разом з Баргуті, придумав RXF1. RXF1 надзвичайно міцний і легкий: він має в 3 рази міцність на розрив алюмінію, але в 2,6 рази легший - вражаючий навіть аерокосмічними стандартами.
"Оскільки це балістичний щит, він також відхиляє мікрометеорити", - каже Каул, який раніше працював з подібними матеріалами в розробці вертолітної броні. "Оскільки це тканина, її можна драпірувати навколо форм і формувати в конкретні компоненти космічних кораблів." А оскільки він отриманий з поліетилену, він також є чудовим радіаційним екраном
Специфіка виготовлення RXF1 є секретною, оскільки патент на матеріал не розроблений.
Міцність - це лише одна з рис, яку повинні мати стіни космічного корабля, зазначає Барґуті. Горючість і термостійкість також важливі: не має значення, наскільки міцні стіни космічного корабля, якщо вони тануть під прямими сонячними променями або легко загоряються. Чистий поліетилен дуже легкозаймистий. Потрібно більше роботи, щоб ще більше налаштувати RXF1, щоб зробити його стійким до полум'я та температури, - каже Баргуті.
Суть
Звичайно, велике питання полягає в тому, чи може RXF1 безпечно перевозити людей на Марс? На даний момент ніхто точно не знає.
Деякі "галактичні космічні промені настільки енергетичні, що ніяка розумна кількість екранування не може їх зупинити", застерігає Френк Кучінотта, головний директор з радіаційного здоров'я НАСА. "Усі матеріали мають цю проблему, включаючи поліетилен".
Cucinotta та його колеги провели комп’ютерне моделювання, щоб порівняти ризик раку їхати на Марс на алюмінієвому кораблі та поліетиленовому кораблі. Дивно, але «суттєвої різниці не було», - каже він. Цей висновок залежить від біологічної моделі, яка оцінює, як впливає космічне випромінювання на тканину людини, і в ній лежить затирання. Після десятиліть космічного польоту вчені досі не повністю розуміють, як людське тіло реагує на космічні промені. Однак, якщо їх модель є правильною, додаткова захисна поліетилен може мати невелику практичну користь. Це питання постійних досліджень.
Через безліч невизначеностей обмеження дози для космонавтів на місії на Марсі не встановлено, зазначає Баргхуті. Але припускаючи, що ці обмеження дози аналогічні обмеженням, встановленим для польотів на Шаттл і Космічну станцію, він вважає, що RXF1 може гіпотетично забезпечити адекватне екранування для 30-місячної місії на Марс.
Сьогодні на смітник. Завтра до зірок? Поліетилен може відвести вас далі, ніж ви коли-небудь уявляли.
Оригінальне джерело: NASA News Release
