Eden največjih izzivov dela in življenja v vesolju je grožnja, ki jo predstavlja sevanje. Poleg sončnih in kozmičnih žarkov, ki so nevarni za zdravje astronavtov, obstaja tudi ionizirajoče sevanje, ki ogroža njihovo elektronsko opremo. To zahteva, da se vsa vesoljska plovila, sateliti in vesoljske postaje, ki so poslane v orbito, ščitijo z materiali, ki so pogosto precej težki in / ali dragi.
Skupina inženirjev je zasnovala novo tehniko za proizvodnjo zaščite pred sevanjem, ki je lažja in stroškovno učinkovitejša od obstoječih metod. Skrivna sestavina so, glede na nedavno objavljene raziskave, kovinski oksidi (aka. Rja). Ta nova metoda bi lahko imela številne aplikacije in povzročila znaten padec stroškov, povezanih z izstrelitvami v vesolje in vesoljskimi leti.
Študija raziskovalne skupine se je pojavila na spletu in bo vključena v številko o znanstveni reviji o juniju 2020 Sevalna fizika in kemija. Študijo sta vodila Michael DeVanzo, višji sistemski inženir na Lockheed Martin Space, in Robert B.Hayes, izredni profesor za jedrsko tehniko na Državni univerzi Severna Karolina.
Preprosto povedano, ionizirajoče sevanje odlaga energijo na atome in molekule, s katerimi deluje, kar povzroči izgubo elektronov in ustvarjanje ionov. Na Zemlji ta vrsta sevanja ni problem zaradi Zemljinega zaščitnega magnetnega polja in goste atmosfere. V vesolju pa je ionizirajoče sevanje zelo pogosto in prihaja iz treh virov - galaktičnih kozmičnih žarkov (GCR), delcev sončnega ognja in zemeljskih sevalnih pasov (aka Van Allen Belts).
Za zaščito pred tovrstnimi sevanji bodo vesoljske agencije in komercialni proizvajalci vesoljskih sistemov občutljivo elektroniko vgradili v kovinske škatle. Medtem ko kovine, kot so svinec ali osiromašeni uran, zagotavljajo največ zaščite, bi takšen način zaščite vesoljskem plovilu dodal veliko teže.
Zato so prednostne aluminijaste škatle, saj se verjame, da zagotavljajo najboljši razplet med težo ščita in zaščito, ki jo bo zagotavljal. Kot je pojasnil profesor Hayes, sta si z DeVanzo prizadevala raziskati materiale, ki bi lahko zagotovili boljšo zaščito in dodatno zmanjšali skupno težo vesoljskih plovil:
"Naš pristop je mogoče uporabiti za ohranjanje enake ravni zaščite pred sevanjem in zmanjšanje teže za 30% ali več, ali pa bi lahko ohranili enako težo in izboljšali oklop za 30% ali več - v primerjavi z najpogosteje uporabljenimi tehnikami ščitenja. Kakor koli že, naš pristop zmanjšuje količino prostora, ki ga zasedejo zaščite. "
Tehnika, ki sta jo razvila in DeVanzo, se opira na mešanje oksidirane kovine v prahu (rjo) v polimer in jo nato vključi v skupni premaz, ki se nato nanese na elektroniko. V primerjavi s kovinskimi praški kovinski oksidi nudijo manj zaščite, vendar so tudi manj strupeni in nimajo enakih elektromagnetnih težav, ki bi lahko motile elektroniko vesoljskega plovila. Kot je pojasnil DeVanzo:
„Izračuni transporta sevanja kažejo, da vključitev praška kovinskega oksida zagotavlja zaščito, ki je primerljiva z običajnim ščitom. Prah kovinskih oksidov pri nizki energiji zmanjša gama-sevanje elektronike za faktor 300 in poškodbo nevtronskega sevanja za 225%. "
"Hkrati je prevleka manj prostorna kot ščitniška škatla," je dodal Hayes. "In v računskih simulacijah je najslabša zmogljivost oksidne prevleke še vedno absorbirala 30% več sevanja kot običajni ščitnik iste teže. Poleg tega so delci oksida veliko cenejši od enake količine čiste kovine. "
Poleg zmanjšanja teže in stroškov vesoljske elektronike lahko ta nova metoda potencialno zmanjša potrebo po običajnem zaščiti pred vesoljskimi misijami. V prihodnosti bosta DeVanzo in Hayes še naprej izpopolnjevala in preizkušala svojo tehniko zaščite za različne aplikacije in iskala industrijske partnerje, ki bi jim pomagali razviti tehnologijo za uporabo v industriji.
