Bu yıl 2027 yılı ve NASA'nın Uzay Keşif Vizyonu tam zamanında ilerliyor. Ancak, yolculuğun yarısında, devasa bir güneş patlaması patlar ve ölümcül radyasyonu doğrudan uzay aracına püskürtür. Eski astronot Jeffrey Hoffman ve bir grup MIT meslektaşı tarafından 2004 yılında yapılan araştırmalar nedeniyle, bu araç, insan yolcuları ölümcül güneş emisyonlarından koruyan son teknoloji ürünü süper iletken manyetik koruyucu sisteme sahiptir.
Son zamanlarda yeni araştırmalar, NASA'nın mevcut Uzay Keşif Vizyonunda önerilen Mars'a gezegenler arası uçuşlar gibi uzun süreli uzay uçuşları sırasında astronotları radyasyondan korumak için süper iletken mıknatıs teknolojisinin kullanımını incelemeye başladı.
Bu konseptin başlıca araştırmacısı, şimdi Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nde (MIT) profesör olan eski astronot Dr. Jeffrey Hoffman'dır.
Hoffman’ın konsepti geçen ay NASA İleri Kavramlar Enstitüsü’nden (NIAC) fon almaya başlayan 12 tekliften biri. Her biri, ilk çalışmaları yapmak ve geliştirmedeki zorlukları belirlemek için altı aylık araştırmalar için 75.000 dolar kazanıyor. Bu aşamadan geçen projeler iki yılda 400.000 $ daha fazla kazanabilir.
Manyetik koruma kavramı yeni değil. Hoffman'ın dediği gibi, “Dünya bunu milyarlarca yıldır yapıyor!”
Dünya'nın manyetik alanı kozmik ışınları saptırır ve atmosferimizden, manyetik alandan geçen kozmik radyasyonu emen ek bir koruma önlemi gelir. Uzay aracı için manyetik kalkan kullanımı ilk olarak 1960'ların sonunda ve 70'lerin başında önerildi, ancak uzun süreli uzay uçuşu planları yol kenarına düştüğünde aktif olarak takip edilmedi.
Bununla birlikte, uzay aracını kozmik radyasyondan korumak için güçlü alanlar oluşturabilen süper iletken mıknatıslar oluşturma teknolojisi sadece son zamanlarda geliştirilmiştir. Süper iletken mıknatıs sistemleri arzu edilir, çünkü çok az elektrik gücü girişi olan veya hiç olmayan yoğun manyetik alanlar oluşturabilirler ve uygun sıcaklıklarla uzun süre sabit bir manyetik alanı koruyabilirler. Bununla birlikte, bir zorluk, otobüs büyüklüğünde, yaşanabilir bir uzay aracını korumak için yeterince büyük bir manyetik alan oluşturabilen bir sistem geliştirmektir. Diğer bir zorluk, sistemi, malzemelere süper iletken özellikler veren mutlak sıfıra (0 Kelvin, -273 C, -460 F) yakın sıcaklıklarda tutmaktır. Süperiletken teknolojisi ve malzemelerindeki son gelişmeler, 120 K'dan (-153 C, -243 F) daha yüksek süper iletken özellikler sağlamıştır.
Chicago, IL yakınlarındaki parçacık hızlandırıcısı Fermilab'da radyasyon güvenliği üzerinde çalışan bir mühendislik fizikçisi olan William S. Higgins, uzun süreli insan uzay uçuşu için ele alınması gereken iki tür radyasyon var. Birincisi, bir güneş patlaması olayından sonra patlamalarda ortaya çıkacak güneş patlaması protonlarıdır. İkincisi, güneş patlamaları kadar öldürücü olmasa da, mürettebatın maruz kalacağı sürekli bir arka plan radyasyonu olacak galaktik kozmik ışınlardır. Korumasız bir uzay aracında, her iki radyasyon türü de mürettebatta önemli sağlık sorunlarına veya ölüme neden olur.
Radyasyondan kaçınmanın en kolay yolu, diş hekimine bir röntgen çektiğinizde kurşun önlük giymek gibi onu emmektir. Sorun şu ki, bu tür ekranlama genellikle çok ağır olabilir ve Dünya'nın yüzeyinden fırlatılmaları gerektiğinden, mevcut uzay araçlarımızla kütle birinci sınıftır. Ayrıca, Hoffman'ya göre, sadece biraz ekranlama kullanıyorsanız, aslında daha da kötüleştirebilirsiniz, çünkü kozmik ışınlar ekranlama ile etkileşime girer ve genel radyasyon dozunu artırarak ikincil yüklü parçacıklar oluşturabilir.
Hoffman, hem manyetik alan hem de pasif emilim kullanan hibrit bir sistem kullanmayı öngörüyor. “Dünya böyle yapıyor,” diye açıkladı Hoffman, “ve bunu uzayda yapmamamız için hiçbir neden yok.”
Bu araştırmanın ikinci aşaması için en önemli sonuçlardan biri, süper iletken mıknatıs teknolojisinin kullanılmasının kütle etkili olup olmadığını belirlemek olacaktır. Hoffman, “Yeterince büyük ve yeterince güçlü yaparsak, koruma sağlayacağından şüphem yok” dedi. “Ama bu iletken mıknatıs sisteminin kütlesi sadece pasif (emici) kalkan kullanmak için kütleden daha büyükse, o zaman neden tüm bu sorunlara gidiyoruz?”
Ama bu meydan okuma ve bu çalışmanın nedeni. “Bu bir araştırma,” dedi Hoffman. “Ben öyle ya da böyle partizan değilim; Sadece en iyi yolun ne olduğunu bulmak istiyorum. ”
Hoffman ve ekibi, süper iletken manyetik korumanın kütle etkili olduğunu gösterebilir, bir sonraki adım, ultra soğuk süper iletkenlikte mıknatısların bakımının ince ayarının yanı sıra yeterince büyük (hafif olsa da) bir sistem oluşturma gerçek mühendisliğini yapmak olacaktır. uzayda sıcaklıklar. Son adım, böyle bir sistemi Mars'a bağlı bir uzay aracına entegre etmek olacaktır. Bu görevlerin hiçbiri önemsiz değildir.
Manyetik alan kuvvetinin ve bu sistemin uzayda mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarının uzayda tutulması, üç yıllık bir konaklama için Uluslararası Uzay İstasyonuna başlatılması planlanan bir deneyde zaten yapılmaktadır. Alfa Manyetik Spektrometresi (AMS) istasyonun dışına bağlanacak ve farklı kozmik ışın türlerini arayacaktır. Her parçacığın momentumunu ve yük işaretini ölçmek için süper iletken bir mıknatıs kullanacaktır. MIT'den fizik profesörü olan Peter Fisher, AMS deneyi üzerinde çalışıyor ve süper iletken mıknatıslar araştırması için Hoffman ile işbirliği yapıyor. Yüksek lisans öğrencisi ve araştırma bilimcisi de Hoffman ile çalışıyor.
NIAC, uzay ajansı dışındaki kişi ve kuruluşlardan NASA'nın görevlerini ilerletebilecek devrimci kavramlar istemek için 1998 yılında kuruldu. Kazanan konseptler, NASA'ya göre “bilinen bilim ve teknolojinin sınırlarını zorluyor” ve “NASA misyonuyla ilgilendiklerini” seçiyor. Bu kavramların gelişmesi en az on yıl sürecektir.
Hoffman uzayda beş kez uçtu ve uzay mekiğinde 1.000 saatten fazla oturum açan ilk astronot oldu. 1993 yılında dördüncü uzay uçuşunda, teleskopun birincil aynasındaki küresel sapma sorununu düzelten iddialı ve tarihi bir görev olan ilk Hubble Uzay Teleskobu servis misyonuna katıldı. Hoffman 1997'de NASA'nın Paris'teki ABD Büyükelçiliği'nde Avrupa Temsilcisi olmak için astronot programından ayrıldı ve 2001'de MIT'ye gitti.
Hoffman, bir uzay misyonunu mümkün kılmak için ondan önce bir çok fikir geliştirme ve sert mühendislik olduğunu biliyor. Hoffman, “Uzayda bir şeyler yapmak söz konusu olduğunda, eğer bir astronotsanız, gidip kendi ellerinizle yaparsınız,” dedi Hoffman. “Ama sonsuza dek uzayda uçmuyorsun ve ben hala katkıda bulunmak istiyorum.”
Mevcut araştırmasını Hubble Uzay Teleskobu'nu düzeltmek kadar önemli mi görüyor?
“Pekala, tam anlamıyla değil,” dedi. “Öte yandan, güneş sistemi boyunca bir insan varlığına sahip olacaksak, yüklü parçacık ortamının oldukça şiddetli olduğu bölgelerde yaşayabilmeli ve çalışabilmeliyiz. Kendimizi bundan korumanın bir yolunu bulamazsak, insan keşfinin geleceği için çok sınırlayıcı bir faktör olacaktır. ”
