Pitanje:
Zaštita od zračenja magnetska ili masna, što je učinkovitije?
James Jenkins
2013-07-28 18:07:54 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Koliko sam shvatio; biti daleko od zemlje izlaže vas značajnim zdravstvenim rizicima od zračenja. Na Zemlji najveći dio ovog rizika odbija Zemljino magnetsko polje. Nisam pronašao referencu, ali vjerojatno bi se ovo magnetsko polje moglo duplicirati u svemirskom brodu s dovoljnom energijom. Također razumijem da se neka zaštita od zračenja može stvoriti upotrebom materijala (olovo je poznati primjer) .

Ako imate svemirsku letjelicu usporedivu s ISS-om po masi i zapremini (naravno različita struktura) koja se kreće oko Sunčevog sustava pod konstantnim potiskom od 1 g (okrenite i usporiti na pola puta) , što bi bilo učinkovitije korištenje energije; Pomicanje dodatne mase ili energije potrebne za stvaranje magnetskog polja?

četiri odgovori:
#1
+21
Thomas Pornin
2013-07-31 07:46:00 UTC
view on stackexchange narkive permalink

U svemiru (unutar Sunčevog sustava) dobit ćete uglavnom dvije vrste "zračenja" koje imaju zdravstvene posljedice:

  • Fotoni različite energije, od dugovalnog radija do gama zraka.
  • Čestice nabijene visokom energijom, uglavnom elektroni i protoni izbačeni iz gornjeg dijela atmosfere Sunca (ovo je poznato kao sunčev vjetar).

Glavni izvor za njih je, naravno, Sunce. Fotoni, budući da su električno neutralni, totalno se smiju magnetskim poljima; "magnetska barijera" će raditi samo za nabijene čestice. Znamo što UV može učiniti na ljudskoj koži unatoč atmosferi, pa možemo pretpostaviti da će u prostoru biti potreban dodatni štit.

Pod pretpostavkom da imate superprovodnike, možete održavati snažno magnetsko polje na neodređeno vrijeme, s energijom koja se troši samo kada se čestica doista skrene. Oblik i položaj ovog polja ipak zahtijevaju određenu pažnju. Na primjer, magnetsko polje Zemlje nije baš dobro u zaštiti Zemlje od sunčevog vjetra; umjesto toga, samo se kreće oko točke udara: čestice visoke energije koncentriraju se na polarna područja, stvarajući prekrasne polarne svjetlosti. Na ovu stranicu upućeno je strahovito puno istraživanja na temu optimalnog magnetskog zaštite za svemirske brodove.

Otežavajuća okolnost zračenja u svemiru je što se ne događa s neprekidnim teći; umjesto toga dolazi u naletima znatnog intenziteta kada se pojave solarne baklje. Dobar svemirski štit većinu će vremena biti pretjeran, ali povremeno će postati apsolutna potreba da se izbjegne da posada bude ubijena. Olakšavajuća karakteristika je, međutim, to što je položaj izvora dobro poznat (Sunce ima tendenciju da bude vrlo vidljivo) i bljeskovi se mogu promatrati "vizualno" nekoliko sati prije naleta visokoenergetskih čestica, što daje vremena za podizanje dodatnih štitova. / p>


Izvan Sunčevog sustava stvari se prilično mijenjaju. Sunčev vjetar zapravo stvara svojevrsni "balon" oko Sunca, nazvan heliosfera, koji djeluje pomalo poput magnetskog štita protiv ostatka Svemira. Na granici heliosfere prilično je zbrkana situacija o kojoj se mnogo teoretizira, ali malo zna; sonda Voyager 1 trenutno se kreće kroz nju. Osim toga, ne treba se puno bojati solarnog vjetra, već puno više drugih čestica visoke energije mnogih vrsta, zajednički poznatih kao kozmičke zrake.

Zapravo ne znati odakle dolaze kozmičke zrake, ali čini se da su izvori višestruki. Za našu sadašnju raspravu to znači da kozmičke zrake ne dolaze iz jedinstvenog predvidljivog smjera i događaju se u naizgled slučajnim vremenima, tako da štitovi bilo koje vrste moraju biti podignuti cijelo vrijeme. Štoviše, nisu sve ove čestice napunjene, pa magnetski štitovi neće biti dovoljni.

Imajte na umu da su kozmičke zrake također problem unutar Sunčevog sustava, čak i blizu Zemlje, ali napuštanje heliosfere se povećava problem dramatično.

Dodatna je opasnost lijepo izložena u "Pjesme daleke zemlje" Arthura C. Clarkea. Ako ste izvan heliosfere, tada putujete do zvijezda - dakle, morate putovati brzo jer su zvijezde daleko, daleko. To podrazumijeva da će niskoenergetske čestice ili veći fragmenti (npr. Zalutali atomi ili molekule iz maglica) imati visoku relativnu brzinu, a ponovljeni udarci štetni za brod i njezini stanovnici. U knjizi dodaju veliki sloj leda ispred broda i moraju ga redovito obnavljati.


Što se tiče materijala za opipljivije štitove (koji će zaštititi i od neutralnih čestica), dobar kandidat nije olovo, već voda . Voda ima vrlo dobar omjer upijajuće snage po težini; također, voda ima i druge namjene koje olovo ne nudi, kao što su kupanje, zalijevanje biljaka, uzgoj riba ( tilapije nude puno proteina, a zahtijevaju samo ograničene količine prostora za plivanje), i, što god može , čak i piće, ako se zalihe pristojnih pića na brodu potroše.

Popularni dizajn je svemirski brod kao veliki prevrtajući cilindar, stvarajući "umjetnu gravitaciju". "Tlo" (površina cilindra, iznutra) može biti veliki bazen, a staništa bi tada plutala, poput ribogojilišta. Voda održava unutarnji ekosustav i istovremeno pruža izvrsnu zaštitu od zračenja. Astronauti su dvostruko mornari.

Ostali mogući materijali uključuju razne polimere, zlato (koristi se za mjesečeve module u misijama Apollo - kad idete na Mjesec, to radite sa stilom ), pa čak i "biološki otpad" od posade. Cijelo ovo pitanje zračenja i dalje je jedan od neriješenih problema za putovanje na Mars, pa je to aktivno područje istraživanja.

Bi li bio dovoljan * mali *, ali teški štit? Budući da se zračenje pojavljuje u rafalima, a oni se mogu otkriti prije vremena, mogla bi postojati, recimo, mala, dobro zaštićena soba na brodu u kojoj bi posada mogla pričekati rafal.
Sci-fi dolazi u pomoć. U "Crvenom Marsu" posada za kolonizacijsku misiju na Mars doživljava sunčevu bljesak i oni se sklanjaju između svojih spremnika za vodu - spremnika koje su ionako trebali ponijeti sa sobom. To je besplatni štit. Zašto se zamarati velikim magnetom ako već imate vode?
Postoje i zanimljivi rezultati koje vrijedi istaknuti u pogledu metalnih pjena s boriranom vodom za koje se čini da imaju dobre prepolovljene masehttp: //www.researchgate.net/publication/222665311_A_novel_ultra-light_structure_for_radiation_shielding
Zlato na lunarnom modulu Apollo ??? Vjerujem da je to bio aluminizirani kapton (nešto poput milara), koji izgleda samo da ima zlatnu boju. Pogledajte https://en.wikipedia.org/wiki/Space_blanket
U stvari NASA je proizvodila i aluminizirani i pozlaćeni Kapton; a sam Kapton samo je komponenta višeslojnih listova koji prekrivaju lunarne module. Većina onoga što vidite izvana samo je zlatne boje, ali nešto zlata još uvijek ostaje unutra. Zlatna obloga također se koristila_u modulu, za neke instrumente; a premaz vizira na astronautskim kacigama bio je čisto zlato.
@SF. Orion ima takvo mjesto (nije posebna soba)
@ThomasPornin Pogledajte ovo pitanje i prihvaćeni odgovor o "zlatnoj foliji" na svemirskim letjelicama: http: //space.stackexchange.com/questions/5246/why-is-gold-used-in-space-technology-to-protection-from- toplinsko zračenje / 5248
+1 za pretjerano ubijanje ili ubojstvo, koje se smijalo; također + 1 za dobar odgovor, bilo bi +2, ali to se činilo pretjeranim;).
#2
+2
css
2013-07-31 18:23:16 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Još jedna stavka koju treba razmotriti kod solarnih baklji jest da budući da postoji potencijalna sposobnost "vidjeti kako dolaze", postoji dobra mogućnost za značajno smanjenu zaštitu. Točnije, brod bi mogao imati svojevrsno sklonište za bombe, ali u ovom slučaju solarno sklonište. Pododsjek broda dovoljno velik, barem za stanovnike, mogao bi biti zaštićen puno jače od ostatka broda, smanjujući na taj način troškove povezane s oklopom (potrošnja energije i općenito $).

Vrlo dobra ideja.
#3
+2
Rick Smith
2018-03-15 04:42:36 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Opasnost od zračenja je precijenjena.

Misija klase konjunkcije astronautu će pružiti 31,8 remsova u tranzitu od kozmičkih zraka (u oba smjera), 10,6 rems od kozmičkih zraka na Marsu (pod pretpostavkom da ostanete oko godine), sunčani bljeskovi u tranzitu uzrokovat će 5,5 rems (pod pretpostavkom da imate sklonište za oluju kozmičkim zrakama) i 4,1 rem na Marsu (tijelo planeta zasijava zračenje odozdo i atmosfera pomaže protiv sunčevog zračenja).

To je manje od doživotne doze zračenja pilotskog zrakoplovnog prijevoznika i niže od nekih dugoročnih boravaka na Međunarodnoj svemirskoj stanici. Nema nula šansi da nanese štetu u kratkom roku i daje 1,1% šanse da momak oboli od fatalnog karcinoma tijekom ostatka svog života.

Ovu izloženost zračenju mogli biste malo smanjiti stavljanjem vreća s pijeskom vrh staništa na Marsu da se još malo izloži, ali vrijeme na Marsu je dragocjeno. Postoje bolje stvari za napraviti.

#4
  0
Johnny Robinson
2016-08-22 00:38:56 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kozmičko zračenje može biti zaštićeno masom. Za to će vam trebati trupovi debljine nekoliko metara, poput leda. Trup debeo dva metra koji obuhvaća stanište promjera samo 15 stopa sastojao bi se od vrlo velikog dijela njegove ukupne mase. Međutim, zidovi ne moraju biti deblji kada je stanište veće. Za stanište promjera 100 stopa, zidovi debeli 2 metra znatno su manji dio njegove ukupne mase. Dakle, korištenje mase za zaštitu izgleda strašno na malim staništima, ali puno je izvedivo na velikim. Ti bi zidovi također štitili od meteora. Dakle, sigurno će biti poticaja za veća staništa kad ih budemo u mogućnosti izgraditi.

Dvije stope zapravo bi problem pogoršale. Kad se čestice kozmičkih zraka sudare s jezgrom atoma, one stvaraju pljusak novih čestica, a svaka može stvoriti još jedan pljusak čestica kad se s nečim sudari. Niste zaštićeni ako nema dovoljno materijala za raspršivanje energije pa se kaskada zaustavlja. Trebalo bi vam približno 5 m vode da vas zaštiti. [Izvor] (https://engineering.dartmouth.edu/~d76205x/research/Shielding/docs/Parker_06.pdf)
Upravo sam odabrao broj 2 metra iz zraka kako bih istaknuo poantu. Svjestan sam ove ideje o raspršivanju. Znam da je voda bolja masa od mnogih tvari (to je vodik). Dakle, zadana debljina vode blokirala bi više od iste mase, recimo kamena. Razmatra se i plastika zbog sadržaja vodika. Ne znam da su istraživanja utvrdila koliko bi trebala biti gusta. Posljednje što sam pročitao, još uvijek se raspravljalo. Ako znate neko istraživanje s konačnim odgovorima o tome koliko je mase potrebno, koje tvari bih volio čuti o tome.
Istina je da je u zraku, no metar bi sigurno pogoršao stvar, a ne bolje. Navedeni rad čini dobar slučaj da bi bilo dovoljno 5 m, ali mora biti testiran u svemiru. Stack Exchange ima sustav glasovanja kako bi potaknuo ljude da napišu što jasnije, informativnije i dobro istražene odgovore. Komentari poput mog prethodnog pomažu ljudima da poboljšaju svoje odgovore.


Ova pitanja su automatski prevedena s engleskog jezika.Izvorni sadržaj dostupan je na stackexchange-u, što zahvaljujemo na cc by-sa 3.0 licenci pod kojom se distribuira.
Loading...