Soru:
Kozmik radyasyondan en iyi korumayı hangi malzemeler sağlar?
Gwen
2013-07-18 21:17:02 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Mars'a bir görev gibi uzun mesafeli insanlı görevler için, kaçınılmaz olarak astronotları, özellikle güneş patlaması veya SEP durumunda kozmik radyasyondan korumak zorunda kalacağız. Bu yolculuklarda astronotların maruz kalacağı yüksek enerjili kozmik radyasyon türlerine karşı en iyi korumayı hangi malzemeler sağlıyor?

Anladığım kadarıyla Mars'ın demir çekirdeği ve bu nedenle manyetik kalkanı yok, bu yüzden oraya ulaşmak sorunun sadece bir parçası.
@Rick Radyasyondan korunma çözülemez bir problem değildir. Belki de dünyayı şekillendirmeyi düşünüyorsunuz? Eğer öyleyse, orada da potansiyel çözümler var, ancak kesinlikle mevcut yeteneklerimizin ötesinde.
Beş yanıtlar:
Robert Mason
2013-07-18 21:34:19 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Bununla ilgili birkaç seçeneğin listelendiği oldukça iyi bir Wikipedia sayfası var:

  • Su, oldukça iyi radyasyon kalkanı sağlar (kara bazlı radyasyonla da tartışılmıştır. burada), ancak nispeten ağırdır ve uçuş sırasında tüketilir.
  • Sıvı hidrojen de iyidir ve yakıt olarak kullanılır, bu nedenle zaten gemide olacaktır. Ancak bu da uçuş sırasında tüketiliyor.
  • Uzay aracının yapıldığı malzemeleri değiştirebiliriz. Hidrojen açısından zengin malzemeler, en yaygın kozmik radyasyon türlerini korumak için iyi çalıştığından, bazı plastikler işe yarayabilir. Bununla birlikte, bunun pratik olması için biraz yeniden yapılanma gerekir.
  • JKor'un dediği gibi, insan atığı iyi işliyor, ancak "iğrençlik" sorunları var. Bununla birlikte, uçuş devam ederken düşüş yerine artması bakımından benzersizdir, böylece sıvı hidrojen ve suyu destekleyebilir.

Ekstra kalkan oluşturmanın en büyük sorunlarından biri, ağır olma eğilimindedir ve daha fazla ağırlık == daha fazla maliyet.

Wikipedia sayfası aktif manyetik korumadan bahseder, ancak bu noktada bu çoğunlukla teorik bir fikirdir.

Koruma, radyasyonun manyetik depolamaya müdahale ederek bilgisayar sistemleri üzerinde etkileri olabileceğinden, insansız görevler de (çok olmasa da) - bu National Geographic makalesine ve bu NASA basın bültenine bakın Voyager 2'de böyle bir olayın meydana geldiği bir örnek.

Jon
2015-06-03 04:04:25 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kendi güneş sistemimizdeki potansiyel seyahatle ilgili olarak, endişemizi çeken iki genel radyasyon türü vardır!

İlk radyasyon türü, çoğunlukla düşük ila orta düzeyden oluşan güneş radyasyonudur. kendi yıldızımızdan enerji protonları, elektronları ve x-ışınları. Düşük moleküler kütleli malzemelerle protonlara karşı kalkan olurduk. Bunun için tipik olarak Lityum-Hidrit gibi hidrojen taşıyan malzemeler kullanılır, çünkü protonları ve gelecekteki reaktörlerden gelebilecek nötronları durdurmada ne kadar etkili oldukları ve ne kadar hafif oldukları nedeniyle. Elektronlar ve fotonlar (x-ışınları) en iyi şekilde yüksek Z malzemelerle durdurulur. Yüksek Z malzemeleri, atom başına birçok elektrona sahip elementlerden oluşur. Elektronları ve fotonları durdurmak için yüksek Z materyalleri kullanılırken, bunlar aynı zamanda diğer yüklü partikülleri de protonlara yardımcı olmak için durdurmada kullanışlıdır.

İkinci radyasyon türü Galaktik Kozmik Işınlardır (GCR). GCR'ler tipik olarak karbon ve demir atomları gibi çok yüksek enerjili kütleli parçacıklardır. Enerjik yapıları ve bu parçacıkların ne kadar büyük olması nedeniyle durdurulması çok zordur. GCR'leri durdurmak, genellikle yoğun ve ağır olan kalın yüksek Z malzeme katmanları gerektirir. Ağır kalkanlama pahalıdır ve uzaya girmesi zordur. GCR'lere karşı koruma sağlayamayacağımızı söyleyecek kadar ileri gitmeyeceğim, ancak çağdaş kalkanlama malzemelerinin ağırlığının, GCR korumasına yönelik mevcut yaklaşımlar pratik değilmiş gibi görünmesini sağladığını söyleyeceğim.

Yıldızımız, çekirdeğinde proton-proton füzyonu yoluyla Helyum üreten bir G tipi ana dizi yıldızıdır. Yıldızımızdaki füzyon dinamikleri nedeniyle, iyonize Helyum çekirdekler bu füzyonun ana ürünüdür. Bununla birlikte, proton-proton füzyonundan üretilen Helyumun bir kısmı kendi başına kaynaşarak karbon üretir. Yıldızlar daha kütleli hale geldikçe, uzaya fırlatılabilen daha ağır elementleri kaynaştırmaya başlarlar. Demir-56, geleneksel yıldızlardan üretilebilen en ağır elementtir ve en ağır elementler süpernova gibi çok daha enerjik olaylarla üretilir.

Bu izotopların füzyonundan üretilen enerji, yıldızımızın kenarına yakın gazları iyonize ederek, koronal kütle püskürtmeleri sırasında uzaya fırlatılan bol miktarda proton ve elektron üretir. Sayısal olarak konuşursak, yıldızımızdan ve diğer yıldızlardan gelen radyasyonun çoğu, daha az miktarda ağır çekirdek içeren protonlar, elektronlar ve fotonlar şeklindedir. İstatistiksel olarak konuşursak, çekirdekler ne kadar ağırsa, onları uzayda akarken bulmak o kadar nadirdir. Esas olarak yıldızımızdan bahsediyor olsam da, aynı şey kütleleri ne olursa olsun diğer yıldızlar için de geçerli.

Diğer yıldızlar gerçekten de güneş etki alanımıza giren protonlar, elektronlar ve fotonlar üretirler; bununla birlikte, bu diğer yıldızlar, güneş sistemimize ulaşmak için dar koni açısında yalnızca çok küçük bir kısmı fırlatılarak, her yönden radyasyon yayarlar. Diğer yıldızlardan gelen yüklü radyasyonun çoğu da güneşin manyetik alanı tarafından saptırılır. Sonuç olarak, güneş sistemimizdeki protonların ve elektronların büyük çoğunluğu yıldızımızdan fırlatıldı, diğer yıldızlardan değil ve olmayanlar ise çoğunlukla kendi yıldızımızdan fırlatılan proton ve elektronlarla aynı enerjiye sahip. Bu nedenle, radyasyona maruz kalma hesaplamalarımızda güneş dışı protonları ve elektronları ihmal ediyoruz çünkü soğurulan doz üzerindeki etkileri ihmal edilebilir.

Ancak, süpernova gibi süper enerjik olaylardan çıkan ağır elementler yakın ışık hızlarında seyahat etmek ve bunun sonucunda karşılaştıkları biyolojik doku ve elektronikler üzerinde derin bir etkiye sahiptir. Uzayda birim hacim başına toplam partikül sayısının çok küçük bir kısmını oluştursalar da, absorbe edilen doz üzerinde sahip olabilecekleri etkiler göz ardı edilebilir değildir. Bu nedenle, galaktik kozmik ışınlardan bahsettiğimizde, genellikle normal, gündelik güneş dışı kaynaklardan gelen protonlar ve elektronlardan değil, güneş dışı enerjik olaylardan gelen enerjik ağır iyonlardan bahsediyoruz.

Bu iyi bir cevap ama GCR'ler hala çoğunlukla protonlar ve alfa parçacıkları. https://en.wikipedia.org/wiki/Cosmic_ray#Types
Pratik anlamda katılıyorum emin değilim. Alfa parçacıkları ağır parçacıklar olarak kabul edilir, bu yüzden benim verdiğim tanım bağlamında olduğunu düşünüyorum Kendi güneş sistemimizdeki güneş dışı protonların oranı, güneşe bağlı olarak arka plan MDA'nın altında olma noktasına kadar, güneş protonlarına kıyasla ihmal edilebilir. koşullar. Bununla birlikte, Helyum, Karbon ve Demir CGR'lerin etkisi, doz hesaplamalarında ve arka plan seviyelerine göre çok belirgindir.
Referans verdiğim Wikipedia makalesi bana farklı bir anlayış veriyor. GCR'lerin% 99'unun proton ve He çekirdeği olduğunu söylediği zaman doğru mu? Öyleyse (çift) daha ağır parçacıkların nasıl daha önemli olabileceğini anlamıyorum. Daha önce internette başarılı olmayan daha iyi açıklamalar aradım. Girdiniz belki de bu bölümde değerli olabilir: http://space.stackexchange.com/a/8666/4660
Yazımı, karakter alanı sınırlamalarına girmeden en iyi şekilde yanıtlayacak şekilde genişleteceğim.
Kısacası bu, bilim ve mühendislik tanımıdır. Protonlar ve elektronlar, tüm yıldızların en bereketli ürünüdür, daha düşük kütle iyonları en çok olanlardır. Bununla birlikte, sistemimizdeki tüm parçacıkları toplayabilirseniz, çoğu (>% 99) yıldızımızdan geldi, bu nedenle kireçteki fazla güneş parçacıklarını ihmal ederiz. Bununla birlikte, süper-nova'dan gelen süper ağır iyonlar ihmal edilemez, bu nedenle tipik olarak GCR tanımını bu parçacıkları tanımlamak için kaydediyoruz, geleneksel güneş emisyonlarından proton ve elektronları değil.
Genişletilmiş cevap oldukça yardımcı oldu - ama yeni bir soru sordum çünkü hala kozmik ışınların çok daha yüksek enerji protonlarının güneşten gelenlere karşı yarattığı farkı merak ediyorum, bana öyle geliyor ki, bir oradaki protonların çok küçük bir kısmı. Belki elektronik için değil, insanlar için? Bu, hesaplamaların şu anda nasıl yapıldığını belirleyen bir faktör olabilir mi?
Bana yeni sorunuzun bağlantısını gönderin, bulamadım.
Üzgünüm - http://space.stackexchange.com/q/9331/4660
Hey, yoğunluk, kalınlık ve etkinlik hakkında herhangi bir yorum / bağlantı var mı?
JKor
2013-07-18 21:22:01 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Scientific American'da bahsedilen olası bir malzeme dışkı maddesidir. İçindeki hidrokarbonlar radyasyonu güvenli bir şekilde emebilir.
Ancak, genel halkın çoğu bu olasılığı brütlük faktörü nedeniyle reddedebilir (tıpkı idrarı saflaştırarak ve sterilize ederek suyun geri dönüştürülmesi gibi).

Eğer bu işe yaramazsa, dışkı maddesinden gelmek yerine sıradan hidrokarbonlar da işe yaramazsa?
Dışkı maddesini kullanmak daha uygundur çünkü o zaman hidrokarbonlar için daha fazla kütle oluşturmanıza gerek kalmaz. Scientific American'da bahsedilen fikir, "dışarıya yiyecekle doldurun, dışkı ile doldurun geri dönün" idi.
Genel kamuoyu ISS çalışanlarının geri dönüştürülmüş ter ve idrar içmesine uygun görünüyor (bunu okuduğum yeri kazıp çıkaramam :-( Halkın ISS başarılarıyla ilgilenmediğini ve çoğunlukla görmezden gelen bir makale).
Kalkanlama için kullanılıp kullanılmadığına bakılmaksızın araçta dışkı maddesi olacaktır. Bir şekilde saklanmalıdır. Neden duvarlardaki boş alanlarda değil? Aynı içme suyu ve 'gri' su için de geçerlidir. Yine de başka bir korumaya ihtiyaç olacaktı, ancak en azından bu, uzay aracındaki iç hacmi ve muhtemelen kütle ayrı tankları da kurtarıyor. Olabilir.
Undo
2013-07-18 21:26:00 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Mıknatısları kozmik radyasyondan bir kalkan olarak kullanmanın mümkün olabileceğine dair söylentiler var:

Uluslararası Uzay İstasyonuna seyahat eden astronotlar bu radyasyonun çoğundan Dünya'nın atmosferi tarafından korunmaktadır. ve manyetik alanı tarafından yaratılan Dünya'yı çevreleyen manyetize edilmiş plazma balonu olan "manyetosferi" ile. Bununla birlikte, daha uzun uçuşlarda bulunan insanlar bu doğal korumaya sahip olmayacak ve bu nedenle daha büyük risk altındadır.

...

manyetik ile kaplı 1,5 m uzunluğunda bir vakum kabına süpersonik bir plazma enjekte etme geminin uzak ucuna yerleştirilmiş bir hedef mıknatısı olan bobinler. Bamford'un ekibi, hem optik görüntüleme hem de bir elektromanyetik sonda kullanarak, hedef mıknatısın plazmayı, mıknatısı çevreleyen alan hacminde neredeyse tamamen plazma parçacıkları içermeyecek şekilde saptırdığını gösterdi.

- fizik dünyası. com

Dünyanın manyetik alanının bunu nasıl hallettiğini gösteren bir resim:

enter image description here

Harika!

Kulağa harika geliyor! Ancak bu, uzun menzilli bir görev için pratik olamayacak kadar enerji yoğun olmaz mıydı?
@Gwenn Muhtemelen ilk etapta çılgın güçlü bir motora ihtiyacımız olacak, değil mi? Ayrıca kurşunla kaplı bir uzay aracını fırlatmanın enerji sonuçlarını da göz önünde bulundurmanız gerekir.
@Undo [buraya ekleyebileceğiniz] daha yeni bir şeyden haberdar mısınız (http://space.stackexchange.com/q/20596/12102)?
@uhoh Değilim, üzgünüm!
@Undo Tamam, bu bilgiyi oraya * tamamlayıcı bir cevap olarak * ekleyebilirsiniz. Yeni bir şey arıyorum ama bu ilginç bir arka plan. Sadece bir düşünce.
Muze
2018-04-04 20:13:17 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Bunun buradaki çoğu kişi kadar iyi bir cevap olmadığını biliyorum. Geminin etrafına bir balon şişirilebileceğini ve gazın elektromanyetik kalkan oluşturmak için elektriklendirilebileceğini söyleyebilirim. Bu yöntem hafiftir.

https://chemistry.stackexchange.com/questions/94514/can-gas-be-made-to-block-radiation-better

Elektrikli gaz nedir? İyonize mi demek istiyorsun? Dünya'nın Van Allen Kuşakları, Dünya'nın manyetik alanıyla çalışır, ancak atmosferin dışındadır.
@Uwe Neon veya flüoresan ışık buna iyi bir örnektir, ancak iyonize edildiğinde yanmayan ve radyasyonu engelleyebilecek bir EM alanı yayan bir gaz olabilir mi?


Bu Soru-Cevap, otomatik olarak İngilizce dilinden çevrilmiştir.Orijinal içerik, dağıtıldığı cc by-sa 3.0 lisansı için teşekkür ettiğimiz stackexchange'ta mevcuttur.
Loading...