Uzayda çalışmanın ve yaşamanın en büyük zorluklarından biri radyasyonun yarattığı tehdittir. Astronotların sağlığı için tehlikeli olan güneş ve kozmik ışınlara ek olarak, elektronik ekipmanlarını tehdit eden iyonlaştırıcı radyasyon da vardır. Bu, yörüngeye gönderilen tüm uzay araçlarının, uyduların ve uzay istasyonlarının genellikle oldukça ağır ve / veya pahalı malzemeler kullanılarak korunmasını gerektirir.
Alternatifler oluşturmak isteyen bir mühendis ekibi, radyasyon kalkanı üretmek için mevcut yöntemlerden daha hafif ve daha uygun maliyetli yeni bir teknik geliştirdi. Gizli bileşen, yakın zamanda yayınlanan araştırmalarına göre, metal oksitlerdir (diğer adıyla pas). Bu yeni yöntem çok sayıda uygulamaya sahip olabilir ve uzay lansmanları ve uzay uçuşları ile ilişkili maliyetlerde önemli bir düşüşe neden olabilir.
Araştırma ekibinin çalışması çevrimiçi olarak yayınlandı ve bilimsel derginin Haziran 2020 sayısında yer alacak. Radyasyon Fiziği ve Kimya. Çalışma, Lockheed Martin Space'in kıdemli sistem mühendisi Michael DeVanzo ve North Carolina State Üniversitesi'nde nükleer mühendislik doçenti olan Robert B.Hayes tarafından gerçekleştirildi.
Basitçe söylemek gerekirse, iyonlaştırıcı radyasyon, etkileştiği atomlara ve moleküllere enerji depolayarak elektronların kaybolmasına ve iyon üretmesine neden olur. Dünya'nın koruyucu manyetik alanı ve yoğun atmosferi sayesinde bu tür radyasyon bir sorun değildir. Bununla birlikte, uzayda, iyonlaştırıcı radyasyon çok yaygındır ve üç kaynaktan gelir - galaktik kozmik ışınlar (GCR'ler), güneş patlaması parçacıkları ve Dünya'nın radyasyon kemerleri (diğer adıyla Van Allen Kemerleri).
Bu tür radyasyona karşı korunmak için, uzay ajansları ve ticari havacılık üreticileri genellikle metal kutularda hassas elektronikler içerecektir. Kurşun veya tükenmiş uranyum gibi metaller en fazla korumayı sağlarken, bu tür ekranlama bir uzay aracına önemli miktarda ağırlık katacaktır.
Bu nedenle, bir kalkanın ağırlığı ile sağlayacağı koruma arasında en iyi dengeyi sağladığına inanıldığından alüminyum kutular tercih edilir. Hayes'in açıkladığı gibi, DeVanzo ile birlikte daha iyi koruma sağlayabilecek ve uzay aracının toplam ağırlığını daha da azaltabilecek malzemeleri araştırmaya çalıştılar:
“Yaklaşımımız, aynı radyasyon kalkanı seviyesini korumak ve ağırlığı% 30 veya daha fazla azaltmak için kullanılabilir ya da aynı ağırlığı koruyabilir ve ekranlamayı en yaygın kullanılan ekranlama tekniklerine kıyasla% 30 veya daha fazla artırabilirsiniz. Her iki durumda da, yaklaşımımız ekranlama ile kaplanan alanın hacmini azaltır. ”
O ve DeVanzo'nun geliştirdiği teknik, toz haline getirilmiş oksitlenmiş metalin (pas) bir polimere karıştırılmasına ve daha sonra bunu elektroniğe uygulanan ortak bir kaplamaya dahil etmeye dayanır. Metal tozları ile karşılaştırıldığında, metal oksitler daha az koruma sağlar, ancak daha az toksiktir ve bir uzay aracının elektroniğine müdahale edebilecek aynı elektromanyetik sorunları ortaya çıkarmaz. DeVanzo'nun açıkladığı gibi:
“Radyasyon taşıma hesaplamaları, metal oksit tozunun dahil edilmesinin geleneksel bir kalkanla karşılaştırılabilir koruma sağladığını göstermektedir. Düşük enerjilerde, metal oksit tozu hem elektroniğe giden gama radyasyonunu 300 kat azaltır hem de nötron radyasyon hasarını% 225 azaltır. ”
Hayes, “Aynı zamanda, kaplama ekranlama kutusundan daha az hacimli,” diye ekledi Hayes. “Ve hesaplama simülasyonlarında, oksit kaplamanın en kötü performansı hala aynı ağırlıktaki geleneksel bir kalkandan% 30 daha fazla radyasyon emdi. Bunun üzerine, oksit partikülü aynı miktarda saf metalden çok daha ucuzdur. ”
Uzay tabanlı elektroniklerin ağırlığını ve maliyetini azaltmanın yanı sıra, bu yeni yöntem uzay görevlerinde geleneksel koruma ihtiyacını da azaltabilir. Geleceğe bakıldığında, DeVanzo ve Hayes, çeşitli uygulamalar için koruma tekniklerini ince ayarlamaya ve test etmeye devam edecek ve endüstri kullanımı için teknolojiyi geliştirmelerine yardımcı olacak endüstri ortakları arıyorlar.
