Российские ученые создали новый материал для защиты космонавтов от радиации. Разработка эффективнее западных аналогов и при этом в 200 раз дешевле в производстве. Рассказываем, как эта технология решает проблему «вторичного облучения» и почему именно она может стать ключом к успешному полету человека на Марс.
Объединенная группа исследователей, в которую вошли представители Дальневосточного федерального университета (ДВФУ), Сахалинского госуниверситета (СахГУ), Томского политеха (ТПУ) и Института химии и технологии редких элементов КНЦ РАН (ИХТРЭМС), создала инновационный композит, который способен защитить экипажи космических кораблей и чувствительную электронику от губительного воздействия радиации в условиях глубокого космоса. Об этом сообщает пресс-служба Минобрнауки России.
Освоение дальнего космоса долгое время сдерживалось несколькими проблемами: космическое излучение и «солнечный ветер», то есть потоки высокоэнергетических частиц, опасных для здоровья человека и работы электроники. Традиционные материалы при столкновении с космическими лучами сами становятся источниками вторичного излучения внутри корабля. Это создает эффект «радиационной ловушки», когда обшивка не спасает, а лишь усиливает воздействие на человека.
Как пояснил один из авторов исследования, профессор ДВФУ, директор ИХТРЭМС КНЦ РАН, академик РАН Иван Тананаев, для эффективной защиты нужен гибридный подход: «легкие» компоненты с высоким содержанием водорода для рассеивания частиц и тяжелые металлы для поглощения фотонного излучения. Именно такая комбинация позволяет блокировать частицы разного типа, от протонов до гамма-квантов, не увеличивая при этом критически массу аппарата.
Для того, чтобы защитить космонавтов и корабли, российские ученые синтезировали новый композит. Его главная особенность — экономическая эффективность. В то время как НАСА делает ставку на нанотрубки нитрида бора, производство которых обходится в почти 1000 долларов за грамм, российский композит системы LaB6-Al-Mg дешевле западного аналога в 100-200 раз.
Такой разрыв в стоимости достигается за счет использования доступных компонентов и применения метода электроимпульсного плазменного спекания (SPS). Эта технология позволяет «сплавлять» порошковые компоненты за считанные минуты под воздействием мощных электрических разрядов, сохраняя уникальную наноструктуру материала.
Руководитель исследования, сотрудник лаборатории ядерных технологий ИТПМ ДВФУ, заведующий лабораторией СахГУ, кандидат химических наук Олег Шичалин отмечает, что новый материал показывает невероятные результаты. Так, толщина слоя половинного ослабления излучения составляет всего 2,02 мм. Кроме того, материал обладает высокой механической прочностью при сохранении малого веса, а еще устойчив к экстремальным температурным перепадам, характерным для открытого космоса. Отличная обрабатываемость позволяет вытачивать из него детали сложной геометрической формы.
Разработка имеет решающее значение для будущего мировой космонавтики. Если исторические миссии «Аполлон» длились около недели, то полет к Марсу займет до 9 месяцев только в одну сторону. В течение всего этого времени экипаж будет находиться под ударом галактических космических лучей, интенсивность которых за пределами магнитосферы Земли в сотни раз превышает земной фон.
По словам Олега Шичалина, новый композит может стать тем самым «ключевым элементом», который позволит человеку безопасно находиться в условиях глубокого космоса годами. Это фактически снимает один из главных барьеров на пути к колонизации Луны и Марса.
На данный момент исследователи продолжают серию испытаний, чтобы подтвердить долговечность материала в условиях вакуума и постоянной бомбардировки тяжелыми ионами, что станет финальным этапом перед внедрением технологии в реальное производство космической техники.
