يمكن للمواد الجديدة أن تحمي من الإشعاع في تكنولوجيا الفضاء من الجيل التالي

طور العلماء مادة جديدة يمكنها حماية البشر والتكنولوجيا الحيوية من الإشعاع الضار، وهي أرق من شعرة الإنسان وتمتد مثل المطاط.

يعد الإشعاع عاملاً رئيسيًا يجب مراعاته عندما يذهب رواد الفضاء إلى الفضاء، وهو ليس مجرد إشعاع فضائي. هناك مجموعة واسعة من التقنيات اللازمة للوصول إلى الفضاء والتي تتضمن الإشعاع، بما في ذلك الأجهزة الطبية وأشباه الموصلات ومحطات الطاقة وحتى المركبات الفضائية نفسها. في كثير من الأحيان، يعد هذا الإشعاع جزءًا لا يتجزأ من وظيفة هذه التقنيات، ولكن الجانب السلبي هو أنه يمكن أن يشكل مخاطر على التكنولوجيا المجاورة الأخرى أو التدخل فيها بالإضافة إلى المخاطر الصحية المحتملة على البشر.

للتغلب على هذه المشكلة، طور الباحثون مادة جديدة قابلة للتمدد وخفيفة الوزن يمكنها حماية التكنولوجيا الفضائية من الإشعاع الكهرومغناطيسي والنيوتروني. ويهدف الباحثون إلى أن تكون هذه المادة خيارًا أخف وزنًا لحماية المعدات والبشر المشاركين في رحلات الفضاء.

“تمثل هذه المادة مفهومًا جديدًا تمامًا في تكنولوجيا الحماية – فهي رقيقة مثل الشريط ومرنة مثل المطاط، ولكنها في نفس الوقت تحجب كلاً من الموجات الكهرومغناطيسية والإشعاع،” المؤلف الرئيسي جو يونج هو في مركز أبحاث مواد الحماية من البيئة القاسية التابع للمعهد الكوري للعلوم والتكنولوجيا. قال في بيان.

عندما تفكر في مخاطر الفضاء والإشعاع، قد تفكر في الإشعاع الفضائي، الذي يتخلل الفضاء الخارجي ويشكل مخاطر صحية على رواد الفضاء الذين يسافرون إلى مدار أرضي منخفض وما بعده. ولكن يتم استخدام أنواع أخرى من الإشعاع في التقنيات اللازمة للذهاب إلى الفضاء واستكشافه، مما يطرح مجموعة متنوعة من القضايا الأخرى. يمكن أن تسبب أنواع مختلفة من الإشعاع المنبعثة بين التقنيات المختلفة في عملية تطوير أو استخدام تلك التقنيات مجموعة متنوعة من المشكلات. على سبيل المثال، يمكن للموجات الكهرومغناطيسية والإشعاع النيوتروني الصادر عن قطعة واحدة من التكنولوجيا أن تتسبب في خلل في أشباه الموصلات في جزء آخر.

ولجعل الأمور أكثر تعقيدًا، هناك العديد من البشر الذين يشاركون في رحلات الفضاء وليس مجرد رواد الفضاء. من المهندسين إلى الفنيين، هناك مجموعة متنوعة من الأشخاص الذين قد يستفيدون من الحماية الأفضل من الإشعاع عند التعامل مع التقنيات التي يبتكرونها لقطاع الفضاء.

تم تصنيع المادة الجديدة باستخدام نوعين مختلفين من الأنابيب النانوية: أنابيب الكربون النانوية وأنابيب نيتريد البورون النانوية. تعتبر الأنابيب النانوية الكربونية موصلة للكهرباء، مما يعني أن الكهرباء والحرارة يمكن أن تتحرك من خلالها، وكلا النوعين من الأنابيب النانوية يمتصان ويعكسان الموجات الكهرومغناطيسية. ومن ناحية أخرى، تقوم أنابيب نيتريد البورون النانوية بالتقاطها النيوترونات. معًا، يمكن لفئتي الأنابيب النانوية العمل معًا لحجب 99.999% من الموجات الكهرومغناطيسية و72% من الإشعاع النيوتروني.

في حين أن فعاليتها في حجب الإشعاع وطبيعتها الخفيفة للغاية هي التفاصيل الأكثر إلحاحًا لهذه المادة، إلا أن قابليتها للتمدد يمكن أن توفر المزيد من الفوائد. يمكن تمديد المادة لمضاعفة طولها، وهذه المرونة تسمح فعليًا بطباعتها ثلاثية الأبعاد. واستكشف الباحثون أشكالًا مختلفة مطبوعة ثلاثية الأبعاد باستخدام المادة، ووجدوا أنه عند طباعتها على شكل قرص العسل، حسّن الهيكل قدرته على الحماية من الإشعاع بنسبة 15%.

قبل كل شيء، يشير الفريق الذي يقف وراء هذه المادة الجديدة إلى أنها يمكن أن تغير قواعد اللعبة في منع الإشعاع دون إضافة الكثير من الوزن الزائد، وهي إضافة كبيرة للبعثات الفضائية لأن كل أونصة لها أهمية عند دفع الحمولات خارج كوكبنا. والتكنولوجيات التي يمكن أن تستفيد منها واسعة النطاق، من الأقمار الصناعية إلى المحطات الفضائية – وحتى معدات الحماية للعاملين في الفضاء وقطاع الفضاء.

تم وصف تطوير هذه المادة الجديدة في دراسة نشرت 4 مارس في مجلة المواد المتقدمة.