Један од највећих изазова рада и живота у свемиру је претња коју представља зрачење. Поред сунчевих и космичких зрака који су опасни по здравље астронаута, постоји и јонизујуће зрачење које угрожава њихову електронску опрему. Ово захтева да све свемирске летелице, сателити и свемирске станице које се шаљу у орбиту буду заштићене употребом материјала који су често прилично тешки и / или скупи.
Желећи створити алтернативе, тим инжењера смислио је нову технику израде заштите од зрачења која је лагана и исплативија од постојећих метода. Тајни састојак, према њиховом недавно објављеном истраживању, су метални оксиди (ака. Рђа). Ова нова метода могла би имати бројне примјене и довести до значајног пада трошкова повезаних са лансирањем свемира и летењем у свемир.
Студија истраживачког тима појавила се на мрежи и биће укључена у број часописа за научни часопис за јун 2020 Зрачна физика и хемија. Студију су спровели Мицхаел ДеВанзо, виши инжењер за системе на локацији Лоцкхеед Мартин Спаце, и Роберт Б.Хаиес, ванредни професор нуклеарног инжењерства на Државном универзитету Северна Каролина.
Једноставно речено, јонизујуће зрачење полаже енергију на атоме и молекуле са којима интеракцију, узрокујући губитак електрона и производњу јона. На Земљи ова врста зрачења није проблем захваљујући Земљином заштитном магнетном пољу и густом атмосфером. У свемиру је, међутим, јонизујуће зрачење веома често и потиче из три извора - галактичких космичких зрака (ГЦР), честица сунчевог зрачења и земаљских зрачења (ака Ван Аллен Белтс).
Да би заштитиле од ове врсте зрачења, свемирске агенције и комерцијални произвођачи ваздухоплова обично ће у металне кутије уградити осетљиву електронику. Иако метали попут олова или осиромашеног уранијума пружају највише заштите, ова врста заштите би додала значајну количину тежине свемирском броду.
Због тога се преферирају алуминијске кутије, јер се верује да пружају најбољи однос између тежине штита и заштите коју ће он пружити. Како је проф. Хаиес објаснио, он и ДеВанзо настојали су истражити материјале који би могли пружити бољу заштиту и додатно смањити укупну тежину свемирског брода:
„Наш приступ се може користити за одржавање истог нивоа заштите од зрачења и смањење тежине за 30% или више, или бисте могли одржати исту тежину и побољшати оклоп од 30% или више - у поређењу са најчешће коришћеним техникама заштите. Било како било, наш приступ смањује количину простора заузетог оклопом. "
Техника коју су он и ДеВанзо развили ослања се на мешање оксидираног прашкастог метала (рђе) у полимер и затим његово укључивање у заједнички премаз који се затим наноси на електронику. У поређењу са металним прахом, метални оксиди нуде мање заштите, али су такође мање токсични и не постављају исте електромагнетне проблеме који би могли да ометају електронику свемирске летјелице. Као што је ДеВанзо објаснио:
„Прорачуни транспорта радијације показују да укључивање праха металних оксида пружа заштитни слој упоредив са уобичајеним штитом. На мало енергије, прах метал-оксида смањује гама зрачење електронике за фактор 300 и оштећење неутронског зрачења за 225%. "
"У исто време, премаз је мање гломазан од заштитне кутије", додао је Хаиес. „И у рачунским симулацијама, најгори учинак оксидног премаза још увек је апсорбовао 30% више зрачења од класичног штита исте тежине. Поврх тога, честице оксида су много мање цијене од исте количине чистог метала. "
Поред смањења тежине и трошкова свемирске електронике, ова нова метода може потенцијално смањити потребу за конвенционалним оклопом на свемирским мисијама. Гледајући напред, ДеВанзо и Хаиес ће наставити да усавршавају и тестирају своју технику заштите за разне апликације и траже партнере из индустрије који би им помогли да развију технологију за индустријску употребу.
