NASA가 우주 방사선으로부터 미래의 우주비행사를 보호할 수 있는 방법

T여기에서 온 것이든, 또는 . 그리고 방사선에 의한 사망이다.

당신에게 황갈색을주는 우리 지역 별의 동일한 에너지 방출 그렇지 않으면 . 오늘날의 지구 저궤도 승무원과 화물 캡슐에는 자체적으로 소형 자기권이 장착되어 있지 않을 수 있지만, 내일의 능력은 — 또는 아마도 우리는 다음과 같은 방법으로 인류 최초의 심우주 탐험가를 성간 복사로부터 보호할 것입니다. .

방사선의 종류와 대처 방법

뇌졸중과 사람과 마찬가지로 지상과 우주에 다양한 유형과 방사선원이 있습니다. 원자가 궤도에서 전자를 완전히 제거하기에 충분한 에너지가 없음을 의미하는 비전리 방사선은 마이크로파, 전구 및 SEP(태양 에너지 입자)에서 찾을 수 있습니다. 이러한 형태의 방사선은 재료와 생물학적 시스템을 손상시킬 수 있지만 그 효과는 일반적으로 차단되거나(따라서 전체 주방을 조사하지 않는 자외선 차단제 및 전자레인지) 오존층 또는 .

지구의 방사선 벨트는 우리가 우주로 보내는 전자 장치를 파괴할 수 있는 지구의 자기장에 의해 갇힌 에너지 입자로 가득 차 있습니다. 크레딧: NASA의 Scientific Visualization Studio/Tom Bridgman

반면에 이온화 방사선은 전자를 방출하는 데 에너지가 넘치며 양으로 하전된 운동량을 늦출 수 있는 것은 많지 않습니다. 알파 및 베타 입자, 감마선, X선 및 은하계 우주선, "거의 빛의 속도로 은하계를 여행하면서 모든 전자를 제거한 무거운 고에너지 원소의 이온", . "GCR은 우리 태양계 내에서 현재 우주선과 미래 우주 임무에서 다루어야 하는 지배적인 방사선 소스입니다." GCR 강도는 태양 자기장의 상대 강도에 반비례합니다. 즉, 태양 자기장이 가장 약하고 편향될 수 있는 능력이 가장 적을 때 가장 강력합니다.

서로 다른 성격에도 불구하고 GCR과 SEP는 모두 우리의 생물학적 신체 자체와 함께. 그들의 계속된 포격은 암뿐만 아니라 백내장, 신경학적 손상, 생식계열 돌연변이 및 선량이 충분히 높으면 급성 방사선 질병을 초래하는 인간 생리학에 누적된 부정적인 영향을 미칩니다. 재료의 경우 고에너지 입자와 광자는 "우주선 재료 또는 장치의 일시적인 손상 또는 영구적인 고장"을 일으킬 수 있다고 베이징 우주선 환경 공학 연구소의 Zicai Shen은 2019년 보고서에서 언급합니다. .

"하전된 입자는 물질을 통과하면서 점차 에너지를 잃고, 마지막으로 정지하기에 충분한 수의 전자를 포착합니다."라고 덧붙였습니다. “차폐재의 두께가 재료의 하전입자 범위보다 크면 입사하는 입자가 재료에 차단됩니다.”

NASA가 현재 우주비행사를 보호하는 방법

미래의 우주비행사들이 치아와 손톱이 모두 온전한 상태로 화성에 도착할 수 있도록 NASA는 거의 XNUMX년 동안 데이터를 수집하고 방사선이 인체에 미치는 영향을 연구해 왔습니다. 기관의 웹사이트에 따르면 Johnson Space Center의 (SRAG)는 “우주 비행사가 받는 방사선 노출이 아래로 유지되도록 하는 책임이 있습니다. . "

, “사람의 일반적인 평균 선량은 연간 약 360mrems 또는 3.6mSv로 적은 선량입니다. 그러나 국제 표준은 방사성 물질 주변에서 작업하는 사람들에게 연간 5,000mrems(50mSv)의 피폭을 허용합니다. 우주 비행의 경우 한계가 더 높습니다. 저궤도에서 방사선 노출에 대한 NASA의 한계는 50mSv/년 또는 50rem/년입니다."

SRAG의 우주 환경 책임자(SEO)는 우주 비행사가 너무 많은 RAD를 흡수하지 않고 성공적으로 임무를 완수할 수 있도록 하는 임무를 맡고 있습니다. 그들은 우주비행사가 LEO에 있든 달 표면에 있든, 우주선에 머물든 우주 유영을 하든, 우주 비행 중에 존재하는 다양한 환경 및 상황 요인을 고려합니다. 만큼 잘 , 결정을 내리기 위해.

XNUMXD덴탈의 Goddard Space Flight Center에서 SRAG와 거의 동일한 목적을 수행하지만 기계 시스템의 경우 궤도에서 사용하기 위한 보다 효과적인 차폐 및 보다 견고한 재료를 개발하기 위해 노력하고 있습니다.

REAG의 항공우주 엔지니어인 Megan Casey는 "인간, 전자 제품, 우주선 및 기기(우리가 실제로 우주로 보내는 모든 것)가 우리가 처한 환경에서 살아남을 수 있도록 보장할 수 있을 것"이라고 말했습니다. . “그들이 가는 곳을 기반으로 우리는 임무 설계자들에게 그들의 우주 환경이 어떨지 말하고 그들은 그들의 기구 계획을 가지고 우리에게 돌아와서 '이 부품들이 그곳에서 살아남을 수 있을까요?'라고 묻습니다. 대답은 항상 예, 아니오, 또는 나는 모릅니다. 우리가 모르는 경우 추가 테스트를 수행합니다. 그것이 우리가 하는 일의 대부분입니다.”

NASA의 연구는 다가오는 Artemis 임무 기간 동안 계속되고 확장될 것입니다. , SLS 로켓과 오리온 우주선에는 달 너머의 깊은 우주에서 방사선 수준을 측정하는 센서가 장착될 것입니다. 이러한 초기 무인 비행에서 수집된 데이터와 교훈은 NASA 엔지니어가 미래에 더 우수하고 더 보호적인 우주선을 만드는 데 도움이 될 것입니다.

그리고 그것이 결국 지어지면, 승선하는 승무원들 다음을 포함한 광범위한 방사선 센서 제품군을 유지합니다. , 달 주위를 XNUMX주일 동안 장방형 궤도를 도는 정거장 내의 수준을 주의 깊게 지속적으로 측정하도록 설계되었습니다.

“방사선 환경의 영향을 이해하는 것은 우주비행사들이 달 근처에 살게 될 환경에 대한 인식을 위해 중요할 뿐만 아니라 NASA가 우주 비행사를 보내는 것과 같은 더 큰 노력을 준비하는 데 사용할 수 있는 중요한 데이터를 제공할 것입니다. 게이트웨이 미션 통합 및 활용 매니저인 디나 콘텔라(Dina Contella)는 .

NASA는 미래에 자기 거품을 사용할 수 있습니다

GCR과 SEP가 더 널리 퍼져 있는 행성간 우주로의 미래 여행은 현재의 최첨단 수동 차폐 재료와 우주 기상 예측 예측이 제공할 수 있는 것보다 더 포괄적인 보호가 필요할 것입니다. 그리고 지구의 자기권이 매우 편리하다는 것이 입증되었기 때문에 유럽연합 집행위원회의 연구원들은 (CORDIS)는 SR2S(Space Radiation Superconducting Shield)라고 불리는 우주선에 들어갈 만큼 충분히 작은 것을 만드는 것을 연구했습니다.

2.7년부터 2년까지 실행된 2013만 유로의 SR2015S 프로그램은 초전도 자석을 사용하여 1969년 전 나치 항공 우주 엔지니어 Wernher von Braun이 처음 고안한 방사선 차단 자기장을 생성하는 아이디어를 확장했습니다. 생성된 자기장은 지구를 둘러싸고 있는 것보다 3,000배 이상 더 집중되어 있고 10미터 범위로 확장될 것입니다.

SR2S 프로젝트의 프레임워크에서 CERN 활동의 코디네이터인 Bernardo Bordini는 "프로젝트의 프레임워크에서 우리는 앞으로 몇 달 안에 MgB2 초전도 테이프로 감긴 경마장 코일을 테스트할 것입니다."라고 말했습니다. . "시제품 코일은 초전도 자기 차폐 기술의 효율성을 정량화하도록 설계되었습니다."

들어오는 모든 방사선을 차단하지는 않지만 소쿠리를 통해 물과 같은 수동 차폐를 통해 흐르는 GCR과 같은 가장 피해를 주는 유형을 효율적으로 차단합니다. 우주비행사들이 방사선에 노출되는 비율을 낮춤으로써 그들은 NASA의 평생 노출 한계에 도달하기 전에 점점 더 긴 기간의 임무를 수행할 수 있게 될 것입니다.

프로젝트의 과학 및 기술 관리자인 Riccardo Musenich 박사는 "자기권이 지구를 향하는 우주선을 굴절시키면 우주선을 둘러싼 초전도 자석에 의해 생성된 자기장이 승무원을 보호할 것"이라고 말했습니다. "SR2014S는 (자기 차폐의) 원리와 과학적 문제를 조사할 뿐만 아니라 엔지니어링의 복잡한 문제에 직면한 첫 번째 프로젝트입니다."

두 개의 초전도 코일이 이미 구성 및 테스트되었으며, 가벼운 자석을 만들기 위한 것이지만 이것은 매우 예비적인 연구입니다. CORDIS 팀은 이 기술이 앞으로 수십 년 동안 우주로 나갈 것이라고 예상하지 않습니다.

University of Wisconsin–Madison의 천문학과 연구원들은 최근 CORDIS 아이디어의 자체 버전을 개발하기 시작했습니다. 그들의 지난 XNUMX월 NASA의 NIAC(Innovative Advanced Concepts) 프로그램에서 프로토타이핑 자금을 지원받은 (CREW HaT) 프로젝트는 "새로운 초전도 테이프 기술, 배치 가능한 설계 및 이전에 탐색되지 않은 자기장에 대한 새로운 구성"을 사용합니다. UWM 부교수 및 연구 주 저자에 따르면 Elena D'Onghia 박사는 5 월.

"HaT 기하학은 이러한 맥락에서 이전에 탐구된 적이 없으며 현대의 초전도 테이프와 함께 연구된 적이 없습니다."라고 그녀는 말했습니다. . "생물학적 손상을 입히는 우주선(50 GeV 미만의 양성자)과 더 높은 에너지의 Z 이온을 1% 이상 전환시킵니다. 이것은 NASA에서 설정한 평생 초과 위험 수준의 암 사망률의 5% 미만으로 우주 비행사가 흡수하는 방사선량을 줄이는 데 충분합니다.”

또는 우주 비행사는 사생활을 보호하기 위해 납 조끼를 입을 수 있습니다.

그러나 실제로는 실제로 보호가 필요한 소수의 몸통과 머리에 불과하지만 전체 우주선을 자기적으로 캡슐화하는 노력을 기울이는 이유는 무엇입니까? 그것이 뒤에 있는 아이디어다. (바다).

이스라엘 우주국(ISA) 및 독일 항공우주 센터(DLR)와 협력하여 개발한 MARE 조끼 280,000개는 동일한 마네킹에 묶이고 오리온 무인 달 탐사선을 타고 우주로 발사됩니다. XNUMX주 간의 비행에서 Helga와 Zohar라는 이름의 마네킹은 지구에서 약 XNUMX마일, 달을 지나 수천 마일을 여행합니다. 그들의 내부는 인간의 뼈와 연조직을 모방하도록 설계되어 연구자들이 받는 특정 방사선량을 측정할 수 있습니다.

ISS에서의 형제 연구, (CHARGE)는 조끼의 방사능 방지 효과보다 우주 비행사가 일상 업무를 수행하는 인체 공학, 착용감 및 느낌에 더 중점을 둡니다. 유럽 ​​우주국(European Space Agency)은 또한 의복 기반 방사선 차폐를 조사하고 있습니다. , "미래의 Deep Space 임무에서 자기권 밖으로 여행할 때 강렬한 태양 복사로부터 우주비행사를 보호하는 것을 목표로 하는 비상 장치."

아니면 배의 선체에 물과 똥을 채우겠습니다!

미세 중력에서 납이 함유된 앞치마를 입는 가까운 불편함과 잠재적으로 강력한 전자석에 의해 시냅스가 뒤죽박죽이 될 수 있다는 실존적 걱정 사이의 행복한 매체는 다음과 같습니다. .

"자연은 압축기, 증발기, 수산화리튬 용기, 산소 양초 또는 소변 처리기를 사용하지 않습니다."라고 Marc M. Cohen Arch.D는 2013년 논문에서 주장했습니다. . "행성간 우주선, 우주 정거장 또는 달/행성 기지와 같이 매우 장기간 작동하는 경우 이러한 능동 전자 기계 시스템은 지속적인 듀티 사이클이 유지 보수를 어렵게 만들기 때문에 고장이 발생하기 쉬운 경향이 있습니다."

따라서 이 시스템은 우주 비행사가 임무 중 배출하는 폐기물을 처리하기 위해 무겁고 복잡한 기계화에 의존하는 대신 자연이 물을 정화하는 수동적 수단을 모방한 삼투 주머니를 사용합니다. 회색 물과 검은색 물을 처리하는 것 외에도 이 백은 공기에서 CO2를 제거하고, 음식과 연료를 위한 조류를 키우고, 우주선의 내부 선체에 라이닝되어 고에너지 입자에 대한 우수한 수동 차폐 기능을 제공할 수 있습니다.

독일 다름슈타트 공과대학의 마르코 듀란테(Marco Durante)는 “방사능에 있어 금속보다 물이 더 낫다”고 말했다. . 물 분자의 XNUMX원자 핵은 금속 원자보다 더 많은 질량을 포함하고 있어 GCR 및 기타 고에너지선을 차단하는 데 더 효과적이기 때문이라고 그는 덧붙였다.

2018년에 두 행성이 가장 가까운 궤도에 있는 동안 화성 주변에서 한 쌍의 개인 우주 비행사에게 새총을 발사했을 예정인 제안된 인스피레이션 마스(Inspiration Mars) 임무에 탑승한 승무원입니다. 그러나 그들이 어떻게든 그 위업을 달성했다면 계획은 우주비행사들이 가방에 똥을 싼 다음 재사용을 위해 액체를 빨아낸 다음 상자 옆에 있는 우주선의 벽에 진공 밀봉된 똥 벽돌을 쌓는 것이었습니다. 식품의 — 방사선 단열재 역할을 합니다.

Dennis Tito가 자금을 지원하는 비영리 단체의 회원인 Taber MacCallum은 "조금 불안하게 들리지만 그 물질이 들어갈 곳이 없고 훌륭한 방사선 차폐 효과가 있습니다"라고 말했습니다. 새로운 과학자. "음식은 좋은 방사선 차폐이기 때문에 우주선의 모든 벽 주위에 음식이 저장될 것입니다." 배관과 생계가 필요한 다음 행성으로의 빠른 소풍일 뿐입니다.