หนึ่งในความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของการทำงานและการใช้ชีวิตในอวกาศคือการคุกคามจากรังสี นอกจากรังสีแสงอาทิตย์และรังสีคอสมิกที่เป็นอันตรายต่อสุขภาพของนักบินอวกาศแล้วยังมีรังสีที่ทำให้เกิดอันตรายต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของพวกเขา สิ่งนี้ต้องการให้ยานอวกาศดาวเทียมและสถานีอวกาศทั้งหมดที่ถูกส่งไปยังวงโคจรได้รับการป้องกันด้วยวัสดุที่มักจะหนักและ / หรือมีราคาแพง
ทีมวิศวกรได้คิดค้นเทคนิคใหม่ในการสร้างระบบป้องกันรังสีที่มีน้ำหนักเบาและประหยัดค่าใช้จ่ายมากกว่าวิธีที่มีอยู่ ส่วนผสมลับตามการวิจัยที่ตีพิมพ์เมื่อเร็ว ๆ นี้ของพวกเขาคือออกไซด์ของโลหะ (aka. สนิม) วิธีการใหม่นี้อาจมีแอปพลิเคชั่นมากมายและนำไปสู่การลดลงอย่างมากของต้นทุนที่เกี่ยวข้องกับการเปิดพื้นที่และ spaceflight
การศึกษาของทีมวิจัยปรากฏทางออนไลน์และจะรวมอยู่ในวารสารวิทยาศาสตร์ฉบับเดือนมิถุนายน 2563 ฟิสิกส์ของรังสีและเคมี. การศึกษาครั้งนี้ดำเนินการโดย Michael DeVanzo วิศวกรระบบอาวุโสที่ Lockheed Martin Space และ Robert B.Hayes ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมนิวเคลียร์จาก North Carolina State University
พูดง่ายๆคือการปล่อยรังสีให้พลังงานกับอะตอมและโมเลกุลที่มันทำปฏิกิริยาทำให้อิเล็กตรอนหายไปและสร้างไอออน บนโลกการแผ่รังสีประเภทนี้ไม่เป็นปัญหาด้วยสนามแม่เหล็กป้องกันของโลกและชั้นบรรยากาศที่หนาแน่น อย่างไรก็ตามในอวกาศการแผ่รังสีไอออไนซ์นั้นพบได้ทั่วไปและมาจากสามแหล่งคือรังสีคอสมิกกาแล็กซี่อนุภาคแสงสุริยะและเข็มขัดรังสีของโลก
เพื่อป้องกันการแผ่รังสีประเภทนี้หน่วยงานอวกาศและผู้ผลิตอากาศยานเชิงพาณิชย์โดยทั่วไปจะห่อหุ้มอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สำคัญในกล่องโลหะ ในขณะที่โลหะเช่นตะกั่วหรือยูเรเนียมที่ลดลงนั้นให้การปกป้องมากที่สุดการป้องกันชนิดนี้จะเพิ่มน้ำหนักจำนวนมากให้กับยานอวกาศ
ดังนั้นทำไมกล่องอลูมิเนียมจึงเป็นที่นิยมเนื่องจากพวกเขาเชื่อว่าจะให้การแลกเปลี่ยนที่ดีที่สุดระหว่างน้ำหนักของโล่และการป้องกันที่จะให้ ดังที่ศาสตราจารย์ Hayes อธิบายเขาและ DeVanzo พยายามตรวจสอบวัสดุที่สามารถให้การป้องกันที่ดีขึ้นและลดน้ำหนักโดยรวมของยานอวกาศเพิ่มเติม:
“ วิธีการของเราสามารถใช้ในการรักษาระดับการป้องกันรังสีในระดับเดียวกันและลดน้ำหนักได้ 30% หรือมากกว่าหรือคุณสามารถรักษาน้ำหนักเดิมและปรับปรุงการป้องกันได้ 30% หรือมากกว่าเมื่อเทียบกับเทคนิคการป้องกันที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ไม่ว่าจะด้วยวิธีใดวิธีการของเราจะลดปริมาณพื้นที่ที่ใช้โดยการป้องกัน”
เทคนิคที่เขาและ DeVanzo พัฒนาขึ้นอยู่กับการผสมผงโลหะออกซิไดซ์ (สนิม) ลงในพอลิเมอร์จากนั้นนำไปผสมกับการเคลือบทั่วไปที่จะนำไปใช้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เมื่อเทียบกับผงโลหะออกไซด์ของโลหะมีการป้องกันน้อยกว่า แต่ก็มีพิษน้อยกว่าและไม่ก่อให้เกิดปัญหาทางแม่เหล็กไฟฟ้าแบบเดียวกันซึ่งอาจรบกวนการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของยานอวกาศ ดัง DeVanzo อธิบาย:
“ การคำนวณการขนส่งด้วยรังสีแสดงให้เห็นว่าการรวมของผงโลหะออกไซด์ให้การป้องกันเปรียบได้กับโล่ทั่วไป ที่พลังงานต่ำผงออกไซด์ของโลหะจะลดการแผ่รังสีแกมมาทั้งสองให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ด้วยปัจจัย 300 และความเสียหายจากรังสีนิวตรอน 225%
“ ในเวลาเดียวกันการเคลือบมีขนาดใหญ่กว่ากล่องป้องกันเล็กน้อย” เฮย์สกล่าวเสริม “ ในการจำลองการคำนวณประสิทธิภาพที่แย่ที่สุดของการเคลือบออกไซด์ยังคงดูดซับรังสีได้มากกว่า 30% เมื่อเทียบกับเกราะทั่วไปที่มีน้ำหนักเท่ากัน ยิ่งไปกว่านั้นอนุภาคออกไซด์ยังมีราคาถูกกว่าโลหะบริสุทธิ์ในปริมาณที่เท่ากัน”
นอกเหนือจากการลดน้ำหนักและค่าใช้จ่ายของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้พื้นที่แล้ววิธีการใหม่นี้ยังสามารถลดความจำเป็นในการป้องกันแบบเดิมในภารกิจอวกาศ มองไปข้างหน้า DeVanzo และ Hayes จะยังคงปรับแต่งและทดสอบเทคนิคการป้องกันของพวกเขาสำหรับการใช้งานที่หลากหลายและกำลังมองหาพันธมิตรในอุตสาหกรรมเพื่อช่วยให้พวกเขาพัฒนาเทคโนโลยีสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม
