नासा कल के अंतरिक्ष यात्रियों को गहरे अंतरिक्ष विकिरण से कैसे बचा सकता है

Tयहाँ हैं , चाहे यह से है या , या । और विकिरण से मृत्यु है।

हमारे स्थानीय तारे से वही ऊर्जावान उत्सर्जन जो आपको एक तन दे सकते हैं अगर ऐसा नहीं होता है . जबकि आज के निम्न पृथ्वी कक्षा चालक दल और कार्गो कैप्सूल अपने स्वयं के लघु मैग्नेटोस्फीयर से सुसज्जित नहीं हो सकते हैं, कल की शक्ति - या शायद हम मानवता के पहले गहरे अंतरिक्ष खोजकर्ताओं को इंटरस्टेलर विकिरण से बचाएंगे .

विकिरण के प्रकार और उनके बारे में क्या करना है

स्ट्रोक और लोगों की तरह, स्थलीय और अंतरिक्ष दोनों में विकिरण के विभिन्न प्रकार और स्रोत होते हैं। गैर-आयनीकरण विकिरण, जिसका अर्थ है कि परमाणु के पास अपनी कक्षा से एक इलेक्ट्रॉन को पूरी तरह से हटाने के लिए पर्याप्त ऊर्जा नहीं है, माइक्रोवेव, प्रकाश बल्ब और सौर ऊर्जा कणों (एसईपी) जैसे . हालांकि विकिरण के ये रूप सामग्री और जैविक प्रणालियों को नुकसान पहुंचा सकते हैं, उनके प्रभावों को आम तौर पर अवरुद्ध किया जा सकता है (इसलिए सनस्क्रीन और माइक्रोवेव जो पूरे रसोई को विकिरणित नहीं करते हैं) या ओजोन परत या .

पृथ्वी के विकिरण बेल्ट पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र में फंसे ऊर्जावान कणों से भरे हुए हैं जो हमारे द्वारा अंतरिक्ष में भेजे जाने वाले इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ कहर बरपा सकते हैं। श्रेय: NASA का वैज्ञानिक विज़ुअलाइज़ेशन स्टूडियो/टॉम ब्रिजमैन

दूसरी ओर, आयनकारी विकिरण, एक इलेक्ट्रॉन को छोड़ने के लिए ऊर्जावान है और ऐसा बहुत कुछ नहीं है जो उनके सकारात्मक-आवेशित गति को धीमा कर सके। अल्फा और बीटा कण, गामा किरणें, एक्स-रे और गेलेक्टिक कॉस्मिक किरणें, "तत्वों के भारी, उच्च-ऊर्जा आयन जिनके सभी इलेक्ट्रॉनों को छीन लिया गया है क्योंकि वे प्रकाश की गति से आकाशगंगा के माध्यम से यात्रा करते हैं," . "जीसीआर विकिरण का एक प्रमुख स्रोत है जिसे हमारे सौर मंडल के भीतर वर्तमान अंतरिक्ष यान और भविष्य के अंतरिक्ष मिशनों पर सवार होना चाहिए।" जीसीआर की तीव्रता सूर्य के चुंबकीय क्षेत्र की सापेक्ष शक्ति के व्युत्क्रमानुपाती होती है, जिसका अर्थ है कि वे सबसे मजबूत होते हैं जब सूर्य का क्षेत्र अपने सबसे कमजोर और कम से कम उन्हें विक्षेपित करने में सक्षम होता है।

उनके भिन्न स्वरूपों के बावजूद, GCR और SEP दोनों हमारे जैविक शरीर के साथ ही। उनकी निरंतर बमबारी का मानव शरीर क्रिया विज्ञान पर एक संचयी नकारात्मक प्रभाव पड़ता है, जिसके परिणामस्वरूप न केवल कैंसर होता है, बल्कि मोतियाबिंद, तंत्रिका संबंधी क्षति, रोगाणु उत्परिवर्तन और तीव्र विकिरण बीमारी होती है यदि खुराक पर्याप्त है। सामग्री के लिए, उच्च-ऊर्जा कण और फोटॉन "अंतरिक्ष यान सामग्री या उपकरणों की अस्थायी क्षति या स्थायी विफलता" का कारण बन सकते हैं, बीजिंग इंस्टीट्यूट ऑफ स्पेसक्राफ्ट एनवायरनमेंट इंजीनियरिंग के ज़िकाई शेन 2019 में नोट करते हैं .

"आवेशित कण धीरे-धीरे ऊर्जा खो देते हैं क्योंकि वे सामग्री से गुजरते हैं, और अंत में, पर्याप्त संख्या में इलेक्ट्रॉनों को रोकने के लिए कब्जा कर लेते हैं," उन्होंने कहा। "जब परिरक्षण सामग्री की मोटाई सामग्री में आवेशित कण की सीमा से अधिक होती है, तो सामग्री में घटना कण अवरुद्ध हो जाएंगे।"

नासा वर्तमान में अपने अंतरिक्ष यात्रियों की सुरक्षा कैसे करता है

यह सुनिश्चित करने के लिए कि कल के अंतरिक्ष यात्री अपने सभी दांतों और नाखूनों के साथ मंगल ग्रह पर पहुंचें, नासा ने लगभग चार दशक डेटा एकत्र करने और मानव शरीर पर विकिरण के प्रभावों का अध्ययन करने में बिताए हैं। एजेंसी का (SRAG) जॉनसन स्पेस सेंटर में, इसकी वेबसाइट के अनुसार, "यह सुनिश्चित करने के लिए जिम्मेदार है कि अंतरिक्ष यात्रियों द्वारा प्राप्त विकिरण जोखिम नीचे रहता है ".

, “एक व्यक्ति के लिए सामान्य औसत खुराक प्रति वर्ष लगभग 360 mrems या 3.6 mSv है, जो कि एक छोटी खुराक है। हालांकि, अंतर्राष्ट्रीय मानक उन लोगों के लिए प्रति वर्ष 5,000 mrems (50 mSv) तक जोखिम की अनुमति देते हैं जो रेडियोधर्मी सामग्री के साथ और उसके आसपास काम करते हैं। स्पेसफ्लाइट के लिए, सीमा अधिक है। कम-पृथ्वी की कक्षा में विकिरण जोखिम के लिए नासा की सीमा 50 mSv/वर्ष, या 50 रेम/वर्ष है।"

SRAG के अंतरिक्ष पर्यावरण अधिकारी (SEO) को यह सुनिश्चित करने का काम सौंपा गया है कि अंतरिक्ष यात्री बहुत अधिक RAD को अवशोषित किए बिना अपने मिशन को सफलतापूर्वक पूरा कर सकें। वे अंतरिक्ष यान के दौरान मौजूद विभिन्न पर्यावरणीय और स्थितिजन्य कारकों को ध्यान में रखते हैं - चाहे अंतरिक्ष यात्री LEO में हों या चंद्र सतह पर, चाहे वे अंतरिक्ष यान में रहें या अंतरिक्ष में चहलकदमी करें, या - एकत्र किए गए डेटा के साथ उस जानकारी को मिलाएं और मॉडल करें और , उनके निर्णय लेने के लिए।

RSI गोडार्ड स्पेस फ़्लाइट सेंटर में, SRAG के समान ही उद्देश्य प्रदान करता है, लेकिन यांत्रिक प्रणालियों के लिए, कक्षा में उपयोग के लिए अधिक प्रभावी परिरक्षण और अधिक मजबूत सामग्री विकसित करने के लिए काम कर रहा है।

REAG में एक एयरोस्पेस इंजीनियर मेगन केसी ने कहा, "हम यह सुनिश्चित करने में सक्षम होंगे कि मनुष्य, इलेक्ट्रॉनिक्स, अंतरिक्ष यान और उपकरण - जो कुछ भी हम वास्तव में अंतरिक्ष में भेज रहे हैं - उस वातावरण में जीवित रहेंगे, जिसमें हम इसे डाल रहे हैं।" . "वे कहाँ जा रहे हैं, इसके आधार पर, हम मिशन डिजाइनरों को बताते हैं कि उनका अंतरिक्ष पर्यावरण कैसा होगा, और वे अपनी उपकरण योजनाओं के साथ हमारे पास वापस आते हैं और पूछते हैं, 'क्या ये हिस्से वहां जीवित रहेंगे?' इसका उत्तर हमेशा हां, नहीं या मुझे नहीं पता होता है। यदि हम नहीं जानते हैं, तब हम अतिरिक्त परीक्षण करते हैं। यह हमारे काम का सबसे बड़ा हिस्सा है।"

आने वाले आर्टेमिस मिशन युग में नासा का शोध जारी रहेगा और इसका विस्तार होगा। , एसएलएस रॉकेट और ओरियन अंतरिक्ष यान दोनों को चंद्रमा से परे गहरे अंतरिक्ष में विकिरण के स्तर को मापने वाले सेंसर के साथ तैयार किया जाएगा - विशेष रूप से पृथ्वी के वैन एलन बेल्ट से परे सापेक्ष स्तरों में अंतर को देखते हुए। एकत्र किए गए डेटा और इन शुरुआती बिना चालक वाली उड़ानों से सीखे गए सबक नासा के इंजीनियरों को भविष्य में बेहतर, अधिक सुरक्षात्मक अंतरिक्ष यान बनाने में मदद करेंगे।

और एक बार जब यह अंततः बन जाता है, तो चालक दल सवार हो जाते हैं एक विस्तृत विकिरण सेंसर सूट बनाए रखेगा, जिसमें शामिल हैं , स्टेशन के भीतर स्तरों को सावधानीपूर्वक और लगातार मापने के लिए डिज़ाइन किया गया है क्योंकि यह चंद्रमा के चारों ओर अपनी सप्ताह भर की आयताकार कक्षा बनाता है।

"विकिरण पर्यावरण के प्रभावों को समझना न केवल उस पर्यावरण के बारे में जागरूकता के लिए महत्वपूर्ण है जहां अंतरिक्ष यात्री चंद्रमा के आसपास रहेंगे, बल्कि यह महत्वपूर्ण डेटा भी प्रदान करेगा जिसका उपयोग नासा द्वारा और भी अधिक प्रयासों के लिए किया जा सकता है, जैसे भेजना गेटवे मिशन इंटीग्रेशन एंड यूटिलाइजेशन के प्रबंधक दीना कोंटेला ने कहा, "मंगल ग्रह के लिए पहले इंसान।" .

नासा भविष्य में चुंबकीय बुलबुले का उपयोग कर सकता है

इंटरप्लानेटरी स्पेस में कल के ट्रेक, जहां जीसीआर और एसईपी अधिक प्रचलित हैं, कला निष्क्रिय परिरक्षण सामग्री की वर्तमान स्थिति की तुलना में अधिक व्यापक सुरक्षा की आवश्यकता होने वाली है और अंतरिक्ष मौसम पूर्वानुमान भविष्यवाणियां प्रदान कर सकती हैं। और चूंकि पृथ्वी का अपना मैग्नेटोस्फीयर इतना आसान साबित हुआ है, यूरोपीय आयोग के शोधकर्ता (कॉर्डिस) ने एक अंतरिक्ष यान पर फिट होने के लिए पर्याप्त छोटा बनाने पर शोध किया है, जिसे स्पेस रेडिएशन सुपरकंडक्टिंग शील्ड (SR2S) कहा जाता है।

€2.7 मिलियन SR2S कार्यक्रम, जो 2013 से 2015 तक चला, 1969 में पूर्व-नाजी एयरोस्पेस इंजीनियर वर्नर वॉन ब्रौन द्वारा पहली बार तैयार किए गए विकिरण-रोकने वाले चुंबकीय बल क्षेत्र को उत्पन्न करने के लिए सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट का उपयोग करने के विचार पर विस्तारित हुआ। उत्पादित चुंबकीय क्षेत्र होगा पृथ्वी को घेरने वाले की तुलना में 3,000 गुना अधिक केंद्रित होगा और 10 मीटर के क्षेत्र में विस्तारित होगा।

"परियोजना के ढांचे में, हम आने वाले महीनों में, एक MgB2 सुपरकंडक्टिंग टेप के साथ एक रेसट्रैक कॉइल घाव का परीक्षण करेंगे," बर्नार्डो बोर्डिनी, SR2S परियोजना के ढांचे में सर्न गतिविधि के समन्वयक, . "प्रोटोटाइप कॉइल को सुपरकंडक्टिंग चुंबकीय परिरक्षण तकनीक की प्रभावशीलता को मापने के लिए डिज़ाइन किया गया है।"

यह सभी आने वाले विकिरण को अवरुद्ध नहीं करेगा, लेकिन जीसीआर जैसे सबसे हानिकारक प्रकारों को कुशलतापूर्वक स्क्रीन करेगा, जो एक कोलंडर के माध्यम से पानी की तरह निष्क्रिय परिरक्षण के माध्यम से बहता है। उस दर को कम करके जिस पर अंतरिक्ष यात्री विकिरण के संपर्क में आते हैं, वे नासा की आजीवन जोखिम सीमा को मारने से पहले अधिक से अधिक अवधि के मिशन पर काम करने में सक्षम होंगे।

"जैसा कि मैग्नेटोस्फीयर पृथ्वी की ओर निर्देशित ब्रह्मांडीय किरणों को विक्षेपित करता है, अंतरिक्ष यान के चारों ओर एक सुपरकंडक्टिंग चुंबक द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र चालक दल की रक्षा करेगा," परियोजना के वैज्ञानिक और तकनीकी प्रबंधक डॉ रिकार्डो मुसेनिच ने बताया। 2014 में। "SR2S पहली परियोजना है जो न केवल सिद्धांतों और वैज्ञानिक समस्याओं (चुंबकीय परिरक्षण) की जांच करती है, बल्कि यह इंजीनियरिंग में जटिल मुद्दों का भी सामना करती है।"

दो सुपरकंडक्टिंग कॉइल का निर्माण और परीक्षण पहले ही किया जा चुका है, हल्के मैग्नेट बनाने के लिए लेकिन यह बहुत प्रारंभिक शोध है, ध्यान रहे। कॉर्डिस टीम इस तकनीक को अगले दो दशकों तक अंतरिक्ष में बनाने का अनुमान नहीं लगाती है।

विस्कॉन्सिन विश्वविद्यालय-मैडिसन के खगोल विज्ञान विभाग के शोधकर्ताओं ने हाल ही में कॉर्डिस के विचार का अपना संस्करण विकसित करने के बारे में निर्धारित किया है। उनका (CREW HaT) प्रोजेक्ट, जिसे फरवरी में NASA के इनोवेटिव एडवांस्ड कॉन्सेप्ट्स (NIAC) प्रोग्राम से प्रोटोटाइप फंडिंग मिली थी, "नई सुपरकंडक्टिव टेप टेक्नोलॉजी, एक डिप्लॉयबल डिज़ाइन और एक चुंबकीय क्षेत्र के लिए एक नए कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग करता है जिसे पहले नहीं खोजा गया है," UWM के एसोसिएट प्रोफेसर और शोध के प्रमुख लेखक के अनुसार, डॉ एलेना डी'ओंघिया ने बताया मई में।

उन्होंने कहा, "इस संदर्भ में एचएटी ज्यामिति को पहले कभी नहीं खोजा गया है या आधुनिक सुपरकंडक्टिव टेप के संयोजन में अध्ययन नहीं किया गया है।" . "यह जीव विज्ञान-हानिकारक ब्रह्मांडीय किरणों (50 GeV से नीचे प्रोटॉन) और उच्च ऊर्जा उच्च-जेड आयनों के 1 प्रतिशत से अधिक को हटा देता है। यह अंतरिक्ष यात्रियों द्वारा अवशोषित विकिरण खुराक को उस स्तर तक कम करने के लिए पर्याप्त है जो नासा द्वारा स्थापित कैंसर मृत्यु दर के जीवनकाल के अतिरिक्त जोखिम के 5 प्रतिशत से भी कम है।"

या अंतरिक्ष यात्री अपने निजी लोगों की सुरक्षा के लिए सीसे की बनियान पहन सकते हैं

लेकिन पूरे अंतरिक्ष यान को चुंबकीय रूप से एनकैप्सुलेट करने के प्रयास से क्यों गुजरना पड़ता है जब वास्तव में यह केवल कुछ मुट्ठी भर टोरोस और सिर होते हैं जिन्हें वास्तव में सुरक्षा की आवश्यकता होती है? इसके पीछे यही विचार है (मारे)।

इज़राइल स्पेस एजेंसी (ISA) और जर्मन एयरोस्पेस सेंटर (DLR) दोनों के साथ साझेदारी में विकसित, MARE वेस्ट में से दो को समान पुतलों पर सवार किया जाएगा और ओरियन अनक्रूड मून मिशन पर अंतरिक्ष में लॉन्च किया जाएगा। अपनी तीन सप्ताह की उड़ान में, हेल्गा और ज़ोहर नाम के पुतले पृथ्वी से लगभग 280,000 मील और चंद्रमा से हजारों मील दूर की यात्रा करेंगे। उनके अंदरूनी हिस्से को मानव हड्डियों और कोमल ऊतकों की नकल करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिससे शोधकर्ताओं को उन्हें प्राप्त होने वाली विशिष्ट विकिरण खुराक को मापने में सक्षम बनाता है।

ISS में इसके भाई-बहन का अध्ययन, the (चार्ज), वेस्ट की रेड-विरोधी प्रभावशीलता पर कम और एर्गोनॉमिक्स पर अधिक ध्यान केंद्रित करता है, फिट और इसे महसूस करता है क्योंकि अंतरिक्ष यात्री अपने दैनिक कर्तव्यों के बारे में जाते हैं। यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी भी परिधान आधारित विकिरण परिरक्षण की जांच कर रही है , एक "आपातकालीन उपकरण जिसका उद्देश्य भविष्य के गहरे अंतरिक्ष मिशनों पर मैग्नेटोस्फीयर से बाहर यात्रा करते समय अंतरिक्ष यात्रियों को तीव्र सौर विकिरण से बचाना है।"

या हम जहाज के पतवार को पानी और पू के साथ पंक्तिबद्ध करेंगे!

माइक्रोग्रैविटी में लेड एप्रन पहनने की नज़दीकी असुविधा और एक शक्तिशाली इलेक्ट्रोमैग्नेट द्वारा आपके सिनेप्स को संभावित रूप से स्क्रैम्बल करने की अस्तित्व संबंधी चिंता के बीच एक सुखद माध्यम के रूप में जाना जाता है .

मार्क एम। कोहेन आर्क.डी ने 2013 के पेपर में तर्क दिया, "प्रकृति किसी भी कंप्रेसर, वाष्पीकरणकर्ता, लिथियम हाइड्रोक्साइड कनस्तरों, ऑक्सीजन मोमबत्तियों या मूत्र प्रोसेसर का उपयोग नहीं करती है।" . "बहुत लंबी अवधि के संचालन के लिए - जैसे कि एक इंटरप्लानेटरी अंतरिक्ष यान, अंतरिक्ष स्टेशन, या चंद्र / ग्रह आधार में - ये सक्रिय इलेक्ट्रो-मैकेनिकल सिस्टम विफलता-प्रवण होते हैं क्योंकि निरंतर कर्तव्य चक्र रखरखाव को मुश्किल बनाते हैं।"

इसलिए, एक मिशन के दौरान अंतरिक्ष यात्री उत्सर्जित अपशिष्ट पदार्थों को संसाधित करने के लिए भारी और जटिल मशीनीकरण पर भरोसा करने के बजाय, यह प्रणाली ऑस्मोसिस बैग का उपयोग करती है जो प्रकृति के पानी को शुद्ध करने के अपने निष्क्रिय साधनों की नकल करती है। भूरे और काले पानी के उपचार के अलावा, इन बैगों को हवा से CO2 को साफ़ करने, भोजन और ईंधन के लिए शैवाल उगाने के लिए भी अनुकूलित किया जा सकता है, और उच्च ऊर्जा कणों के खिलाफ बेहतर निष्क्रिय परिरक्षण प्रदान करने के लिए एक अंतरिक्ष यान के आंतरिक पतवार के खिलाफ पंक्तिबद्ध किया जा सकता है।

"पानी [विकिरण] संरक्षण के लिए धातुओं से बेहतर है," जर्मनी में डार्मस्टाट के तकनीकी विश्वविद्यालय के मार्को दुरांटे ने बताया . ऐसा इसलिए है क्योंकि पानी के अणु के तीन-परमाणु नाभिक में धातु परमाणु की तुलना में अधिक द्रव्यमान होता है और इसलिए जीसीआर और अन्य उच्च ऊर्जा किरणों को अवरुद्ध करने में अधिक प्रभावी होता है, उन्होंने जारी रखा।

प्रस्तावित इंस्पिरेशन मार्स मिशन पर सवार चालक दल, जिसने मंगल ग्रह के चारों ओर निजी अंतरिक्ष यात्रियों की एक जोड़ी को एक शानदार फ्लाईबाई में गुलेल में डाल दिया होगा, जबकि दो ग्रह 2018 में अपने कक्षीय निकटतम में थे। आपने इसके बारे में कुछ भी नहीं सुना है क्योंकि 2015 में चुपचाप चला गया। लेकिन क्या उन्होंने किसी तरह उस उपलब्धि को खींच लिया था, योजना थी कि अंतरिक्ष यात्री बैग में शौच करें, पुन: उपयोग के लिए तरल को बाहर निकालें और फिर अंतरिक्ष यान की दीवारों के खिलाफ वैक्यूम-सील्ड शिटब्रिक्स को ढेर करें - उनके बक्से के साथ भोजन की - विकिरण इन्सुलेशन के रूप में कार्य करने के लिए।

डेनिस टीटो द्वारा वित्त पोषित गैर-लाभकारी संस्था के एक सदस्य, टैबर मैक्कलम ने कहा, "यह थोड़ा अजीब लग रहा है, लेकिन उस सामग्री के जाने के लिए कोई जगह नहीं है, और यह महान विकिरण परिरक्षण बनाता है।" न्यू साइंटिस्ट. "अंतरिक्ष यान की दीवारों के चारों ओर भोजन संग्रहीत किया जा रहा है, क्योंकि भोजन अच्छा विकिरण परिरक्षण है।" यह अगले ग्रह के लिए बस एक त्वरित झटका है, जिसे नलसाजी और जीविका की आवश्यकता है?