Jedan od najvećih izazova rada i života u svemiru je prijetnja koju predstavlja zračenje. Pored sunčevih i kozmičkih zraka koji su opasni po zdravlje astronauta, postoji i ionizirajuće zračenje koje ugrožava njihovu elektroničku opremu. To zahtijeva da se sve svemirske letjelice, sateliti i svemirske stanice koje se šalju u orbitu oklope upotrebom materijala koji su često prilično teški i / ili skupi.
Želeći stvoriti alternative, tim inženjera smislio je novu tehniku izrade zaštite od zračenja koja je lagana i isplativija od postojećih metoda. Tajni sastojak, prema njihovom nedavno objavljenom istraživanju, su metalni oksidi (aka. Hrđa). Ova nova metoda mogla bi imati brojne primjene i dovesti do značajnog pada troškova povezanih s lansiranjem u svemir i letenjem u svemir.
Studija istraživačkog tima pojavila se na mreži i bit će uključena u brojku znanstvenog časopisa za lipanj 2020. godine Zračna fizika i kemija, Studiju su proveli Michael DeVanzo, stariji inženjer za sustave na Lockheed Martin Spaceu, i Robert B.Hayes, izvanredni profesor nuklearnog inženjerstva na Državnom sveučilištu Sjeverna Karolina.
Jednostavno rečeno, ionizirajuće zračenje taloži energiju na atome i molekule s kojima djeluje, uzrokujući gubitak elektrona i stvaranje iona. Na Zemlji ta vrsta zračenja nije problem zahvaljujući Zemljinom zaštitnom magnetskom polju i gustom atmosferom. U svemiru je, međutim, ionizirajuće zračenje vrlo često i dolazi iz tri izvora - galaktičkih kozmičkih zraka (GCR), čestica sunčevih zraka i zemaljskih zračnih pojaseva (aka Van Allen Belts).
Da bi se zaštitile od ove vrste zračenja, svemirske agencije i komercijalni zrakoplovni proizvođači obično će u metalne kutije ugraditi osjetljivu elektroniku. Iako metali poput olova ili osiromašenog urana pružaju najviše zaštite, ova vrsta zaštite bi dodala značajnu količinu težine svemirskom brodu.
Stoga se preferiraju aluminijske kutije jer se vjeruje da pružaju najbolji pomak između težine štita i zaštite koju će on pružiti. Kako je objasnio profesor Hayes, on i DeVanzo nastojali su istražiti materijale koji bi mogli pružiti bolju zaštitu i dodatno smanjiti ukupnu težinu svemirskih letjelica:
„Naš pristup se može koristiti za održavanje iste razine zaštite od zračenja i smanjenje težine za 30% ili više, ili biste mogli održati istu težinu i poboljšati oklop od 30% ili više - u usporedbi s najčešće korištenim tehnikama zaštite. Bilo kako bilo, naš pristup smanjuje količinu prostora koji je zauzet zaštitom. "
Tehnika koju su razvili on i DeVanzo oslanja se na miješanje oksidiranog praškastog metala (rđe) u polimer, a zatim njegovo uklapanje u zajednički premaz koji se zatim nanosi na elektroniku. U usporedbi s metalnim prahom, metalni oksidi nude manje zaštite, ali također su manje toksični i ne predstavljaju iste elektromagnetske probleme koji bi mogli ometati elektroniku svemirskog broda. Kao što je DeVanzo objasnio:
„Proračuni transporta zračenja pokazuju da uključivanje praha metalnih oksida omogućuje oklop usporediv s uobičajenim štitom. Pri malo energije, prah metalnih oksida smanjuje gama zračenje elektronike za faktor 300 i oštećenje neutronskog zračenja za 225%. "
"Istovremeno, prevlaka je manje glomaznija od zaštitne kutije", dodao je Hayes. "I u računalnim simulacijama, najgori učinak oksidnog premaza još uvijek je apsorbirao 30% više zračenja od klasičnog štita iste težine. Povrh toga, čestice oksida mnogo su jeftinije od iste količine čistog metala. "
Pored smanjenja težine i troškova svemirske elektronike, ova nova metoda mogla bi potencijalno smanjiti potrebu za konvencionalnim oklopom na svemirskim misijama. Gledajući unaprijed, DeVanzo i Hayes nastavit će usavršavati i testirati svoju tehniku zaštite za razne aplikacije i traže industrijske partnere koji će im pomoći u razvoju tehnologije za industrijsku upotrebu.
