Umělcovo pojetí lidí se vydalo na Mars. Obrazový kredit: NASA Kliknutím zvětšíte
Po přečtení tohoto článku se možná už nikdy nebudete dívat na odpadkové pytle stejným způsobem.
Všichni používáme plastové pytle na odpadky; jsou tak běžné, že o nich sotva přemýšlíme. Kdo by tedy tušil, že klíč k vyslání lidí na Mars by mohl obsahovat skromný pytel na odpadky?
Většina pytlů na odpadky pro domácnost je vyrobena z polymeru zvaného polyethylen. Varianty této molekuly se ukázaly jako vynikající při stínění nejnebezpečnějších forem kosmického záření. To vědci už dávno vědí. Problém byl ve snaze postavit vesmírnou loď z chatrných věcí.
Nyní však vědci z NASA vynalezli převratný materiál na bázi polyetylenu s názvem RXF1, který je ještě pevnější a lehčí než hliník. 'Tento nový materiál je první v tom smyslu, že kombinuje vynikající strukturální vlastnosti s vynikajícími vlastnostmi stínění,' říká Nasser Barghouty, vědecký pracovník projektu NASA Space Radiation Shielding v Marshall Space Flight Center.
Na Mars v plastové vesmírné lodi? Jakkoli to může znít hloupě, mohla by to být nejbezpečnější cesta.
Méně je více
Ochrana astronautů před radiací z hlubokého vesmíru je hlavním nevyřešeným problémem. Zvažte pilotovanou misi na Mars: Zpáteční cesta by mohla trvat až 30 měsíců a vyžadovala by opuštění ochranné bubliny magnetického pole Země. Někteří vědci se domnívají, že materiály jako hliník, které poskytují dostatečné stínění na oběžné dráze Země nebo pro krátké cesty na Měsíc, by byly pro cestu na Mars nedostatečné.
Barghouty je jedním ze skeptiků: „Jít na Mars nyní s hliníkovou vesmírnou lodí je nezvratné,“ věří.
Plast je přitažlivá alternativa: Ve srovnání s hliníkem je polyetylen o 50 % lepší při stínění slunečních erupcí a o 15 % lepší při kosmickém záření.
Výhodou materiálů podobných plastům je, že produkují mnohem méně „sekundárního záření“ než těžší materiály, jako je hliník nebo olovo. Sekundární záření pochází ze samotného stínícího materiálu. Když se částice vesmírného záření rozbijí na atomy ve štítu, spustí drobné jaderné reakce. Tyto reakce produkují spršku jaderných vedlejších produktů – neutronů a dalších částic – které vstupují do kosmické lodi. Je to trochu jako snažit se chránit před létající bowlingovou koulí tím, že postavíte zeď z kuželek. Vyhnete se míči, ale budete házeni kuželkami. „Sekundární“ mohou být pro zdraví astronautů horší než původní vesmírné záření!
Je ironií, že těžší prvky, jako je olovo, které lidé často považují za nejlepší odstínění záření, produkují mnohem více sekundárního záření než lehčí prvky, jako je uhlík a vodík. To je důvod, proč polyetylen poskytuje dobré stínění: je složen výhradně z lehkých atomů uhlíku a vodíku, což minimalizuje vedlejší účinky.
Tyto lehčí prvky nemohou zcela zastavit kosmické záření. Mohou však fragmentovat přicházející radiační částice, což výrazně snižuje škodlivé účinky. Představte si, že se schováváte za drátěným plotem, abyste se ochránili při sněhové koulovačce: Stále na vás napadne trochu sněhu, když plotem prorazí drobné kousky sněhové koule, ale neucítíte bodnutí přímého zásahu od tvrdého kamene. -balený děvče. Polyetylen je jako ten řetězový plot.
'To je to, co můžeme udělat.' Fragmentace – bez produkce velkého množství sekundárního záření – je ve skutečnosti bitva vyhraná nebo prohraná,“ říká Barghouty.
Vyrobeno na zakázku
Navzdory své stínící síle se obyčejné odpadkové pytle pro stavbu vesmírné lodi očividně nehodí. Barghouty a jeho kolegové se tedy pokoušeli zpevnit polyetylen pro letecké práce.
Tak přišel výzkumník Shielding Project Raj Kaul ve spolupráci s Barghoutym, aby vynalezl RXF1. RXF1 je pozoruhodně pevný a lehký: má 3krát větší pevnost v tahu než hliník, a přesto je 2,6krát lehčí – působivý dokonce i na letecké standardy.
„Jelikož se jedná o balistický štít, vychyluje také mikrometeority,“ říká Kaul, který dříve pracoval s podobnými materiály při vývoji pancéřování vrtulníků. 'Vzhledem k tomu, že se jedná o látku, lze ji omotat kolem forem a tvarovat do konkrétních součástí kosmické lodi.' A protože je odvozen z polyetylenu, je to také vynikající radiační štít.
Podrobnosti o tom, jak se RXF1 vyrábí, jsou tajné, protože se čeká na patent na materiál.
Síla je pouze jednou z vlastností, kterou musí mít stěny vesmírné lodi, poznamenává Barghouty. Důležitá je také hořlavost a teplotní tolerance: Nezáleží na tom, jak silné jsou stěny vesmírné lodi, pokud se roztaví na přímém slunci nebo se snadno vznítí. Čistý polyetylén je velmi hořlavý. Je potřeba více práce na přizpůsobení RXF1 ještě více, aby byl odolný i proti ohni a teplotě, říká Barghouty.
Sečteno a podtrženo
Velkou otázkou je samozřejmě spodní řádek: Dokáže RXF1 bezpečně dopravit lidi na Mars? V tuto chvíli to nikdo neví jistě.
Některé „galaktické kosmické paprsky jsou tak energetické, že je nemůže zastavit žádná přiměřená míra stínění,“ varuje Frank Cucinotta, ředitel NASA pro radiační zdraví. 'Všechny materiály mají tento problém, včetně polyethylenu.'
Cucinotta a kolegové provedli počítačové simulace, aby porovnali riziko rakoviny při cestě na Mars v hliníkové lodi a polyetylenové lodi. Překvapivě „nebyl tam žádný významný rozdíl,“ říká. Tento závěr závisí na biologickém modelu, který odhaduje, jak je lidská tkáň ovlivňována kosmickým zářením – a v tom spočívá třesk. Po desetiletích vesmírných letů vědci stále plně nechápou, jak lidské tělo reaguje na kosmické záření. Pokud je však jejich model správný, mohl by mít extra stínící polyetylen malý praktický přínos. To je otázka probíhajícího výzkumu.
Kvůli mnoha nejistotám nebyly stanoveny limity dávek pro astronauty na misi na Mars, poznamenává Barghouty. Ale za předpokladu, že tyto limity dávek jsou podobné limitům stanoveným pro lety raketoplánů a vesmírných stanic, věří, že RXF1 by hypoteticky mohla poskytnout dostatečné stínění pro 30měsíční misi na Mars.
Dnes na smetiště. Zítra ke hvězdám? Polyetylen vás může dostat dál, než jste si kdy představovali.
Původní zdroj: Tisková zpráva NASA