Una bombolla magnètica podria protegir els astronautes de la radiació espacial perillosa


Una bombolla magnètica podria protegir els astronautes de la radiació espacial perillosa

Interpretació artística del concepte CREW-HaT per crear un escut magnètic per a naus espacials. Crèdit: Elena D’Onghia

Els humans han somiat durant molt de temps amb posar un peu a Mart o més enllà, i els avenços d’empreses com SpaceX i Blue Origin fan que potser el somni podria estar més a prop que mai de fer-se realitat. Però tal com està ara, enviar astronautes en missions de llarga durada a altres mons seria impossible a causa dels perillosos nivells de radiació a l’espai, fora del camp magnètic protector de la Terra.

No obstant això, un nou concepte ofereix esperança a l’horitzó i els investigadors que hi ha al darrere han rebut finançament del programa Innovative Advanced Concepts (NIAC) de la NASA per construir un prototip. Va trucar BARRET DE LA TRIPULACIÓ, la proposta aprofita els últims avenços en tecnologia d’imants superconductors per protegir eficaçment les naus espacials —i els astronautes que hi ha a l’interior— de l’espai nociu. radiació.

“Ens va ocórrer una idea nova sobre com protegir les naus espacials radiació còsmica i la radiació solar energètica”, va dir la doctora Elena D’Onghia, professora associada del Departament d’Astronomia de la Universitat de Wisconson–Madison i investigadora principal de CREW HaT. “Utilitzem una nova tecnologia de cintes superconductores, un disseny desplegable i un nova configuració per a un camp magnètic que no s’ha explorat abans”.

HaT significa un Halbach Torus, que és una matriu circular d’imants que crea un camp més fort en un costat mentre redueix el camp a l’altre costat. D’Onghia i el col·laborador Paolo Desiati del Wisconsin Icecube Particle Astrophysics Center (WIPAC) han ideat un disseny per a bobines magnètiques lleugeres, desplegables i amb suport mecànic activades per una nova generació de cintes superconductores d’alta temperatura, que només han estat disponibles recentment. .







Una visualització dels camps magnètics i els camins de les partícules desviades. Crèdit: Dra. Elena D’Onghia

“Aquesta configuració produeix un camp magnètic extern millorat que desvia les partícules de radiació còsmica, complementat amb un camp magnètic suprimit a l’hàbitat de l’astronauta”, va escriure l’equip al seu resum NIAC.

“La geometria que proposem crea un camp magnètic fora de la nau espacial però no a l’interior, de manera que els astronautes no estan exposats”, va dir D’Onghia a Universe Today. “Les propostes anteriors tenien el camp magnètic força a prop de la nau espacial i això causaria problemes perquè els camps magnètics poden generar pluges de partícules secundàries, com els neutrons, que poden ser perjudicials per als astronautes. El nostre concepte suggereix un camp magnètic obert que s’estén a l’espai. “

D’Onghia va dir que la seva nova configuració produeix una millora camp magnètic extern que desvia les partícules de radiació còsmica, complementades amb un camp magnètic suprimit a l’hàbitat de l’astronauta. L’equip creu que el seu disseny pot desviar més del 50% dels raigs còsmics perjudicials per a la biologia (protons per sota d’1 GeV) i ions d’alta Z d’energia més alta. Aquesta taxa seria suficient per reduir la dosi de radiació absorbida pels astronautes a un nivell inferior al 5% dels nivells de mortalitat per càncer establerts per la NASA.

Hi ha dos tipus de radiació que causen problemes als vols espacials humans de llarga durada. Un són els protons energètics solars, que surten en ràfegues després d’una erupció solar. Els segons són raigs còsmics galàctics, que, tot i que no és tan letal com les erupcions solars, seria una radiació de fons contínua a la qual estaria exposada la tripulació. En una nau espacial sense blindatge, ambdós tipus de radiació provocarien problemes de salut significatius, o la mort, per a la tripulació.






Crèdit: Univers Today

A la Terra, el camp magnètic del nostre planeta desvia els raigs còsmics, i una mesura addicional de protecció prové de la nostra atmosfera que absorbeix qualsevol radiació còsmica que s’obre pas a través del camp magnètic. La idea d’un blindatge magnètic per a naus espacials seria que una nau espacial porti un camp magnètic equivalent al de la Terra. Però dissenyar aquests escuts que funcionin realment i no siguin prohibitius ha estat un repte.

El problema de la radiació a l’espai és conegut des de fa temps, i D’Onghia va dir que hi ha hagut moltes, moltes idees i propostes per crear escuts per a naus espacials, a partir de finals dels anys 60 i principis dels 70. Però fins ara, res no ha estat factible ni rendible.

Universe Today ha escrit sobre diverses idees anteriors per a blindatge, inclosa una que també va rebre finançament del NIAC l’any 2004. El concepte va ser encapçalat per l’antic astronauta Jeffrey Hoffman, però, el concepte finalment no va sortir, i Hoffman em va dir el 2006 que malgrat els seus càlculs teòrics, no van poder elaborar un disseny convincent.

Però això no vol dir que la feina de l’equip d’Hoffman no fos important.

“El concepte d’Hoffman ha estat popular durant diversos anys i sens dubte és d’interès i inspiració”, va dir D’Onghia per correu electrònic. “Per exemple, tots estem d’acord que el blindatge actiu (per exemple, un camp magnètic artificial) s’ha de combinar amb el blindatge passiu (material que pot absorbir la radiació) per ser més eficaç. La visió canviant en els darrers deu anys és que probablement necessitem una diferent camp magnètic configuració en comparació amb la que es proposava anteriorment”.

Quan l’equip d’Hoffman estava calculant el seu concepte, els superconductors eren grans, voluminosos i difícils de construir a l’espai.

“Hi ha hagut superconductors de nova generació (com ReBCO, que pensem utilitzar) en els últims anys amb una temperatura crítica elevada”, va dir D’Onghia. “Aquests superconductors són molt lleugers (semblan una cinta) i menys costosos, i poden ser un veritable canvi de joc per a aquest projecte”.

Els dissenys anteriors que incloïen bobines magnètiques pesaven fins a 300 tones per cada bobina. D’Onghia va dir que el seu equip té previst utilitzar vuit bobines i que han pogut reduir el pes de les seves bobines a 3 tones cadascuna. Però encara estan treballant en l’optimització del seu disseny, cosa que la subvenció del NIAC els permetrà fer.

“Encara hem de reduir el pes i treballar en l’ús de nous materials”, va dir D’Onghia. “Aquest és el gran repte, i tenim previst seguir treballant dur per esbrinar-ho”.


DLR proporciona maniquís de mesura femenins per a la missió Artemis I de la NASA


Proporcionat per
Univers avui


Citació: Una bombolla magnètica podria protegir els astronautes de la radiació espacial perillosa (2022, 6 de maig) recuperat el 7 de maig de 2022 a https://phys.org/news/2022-05-magnetic-astronauts-dangerous-space.html

Aquest document està subjecte a drets d’autor. A part de qualsevol tracte just amb finalitats d’estudis o investigacions privats, no es pot reproduir cap part sense el permís per escrit. El contingut es proporciona només amb finalitats informatives.