¿Cuáles son los materiales y estrategias de vanguardia que podrían usarse para la protección contra la radiación en misiones de larga duración?

Los astronautas en futuras misiones de larga duración estarán expuestos a diferentes tipos de radiaciones ionizantes, la plasmasfera de la Tierra y los cinturones de radiación de Van Allen, erupciones solares y rayos cósmicos galácticos. ¿Cuáles son los materiales y estrategias de vanguardia que podrían aplicarse para el blindaje contra la radiación?

¿Existe algún material universal que pueda usarse para todo tipo de radiaciones o debería haber una protección en capas, cada capa dedicada a un tipo específico de radiación?

Además, ¿cuál sería el grosor mínimo de dicha protección que puede garantizar con seguridad (nivel de confianza del 95 % de la NASA) que los astronautas recibirán menos de 50 mV durante el vuelo a Marte?

La física del blindaje contra la radiación es bastante mundana; tienes kilogramos de electrones y núcleos. No hay tecnología de nanopartículas o metamateriales que sea mejor que los sospechosos habituales ( agua , titanio , tantalio, etc.) puede haber estrategias que involucren cómo posicionarlos entre la dirección entrante y los astronautas, y cómo detectar el tiempo y la gravedad de eyección solar, etc.
@uhoh - reconocido.
@uhoh - Ten cuidado. Depende de qué energías desee proteger la carga. Algunas cosas con mucho hidrógeno por molécula son excelentes en ciertas energías pero son inútiles en otras. El plomo es excelente como escudo en la Tierra, pero apesta en el espacio porque es demasiado caro para lanzar cantidades apreciables (y también tiende a tener una cantidad finita de radiactividad). El titanio, el tantalio, etc. también son buenos, pero tampoco son baratos.
@honeste_vivere Estoy seguro de que, tal como está escrito, mi comentario es correcto.
@uhoh - Ah, sí, por supuesto que debería haberlo sabido mejor que confiar en una mirada rápida como si fuera la verdad básica; P
@honeste_vivere después de 3000 preguntas y ~30 000 comentarios en toda la red, he aprendido a elegir mis palabras con mucho cuidado (al menos la mayor parte del tiempo)

Respuestas (1)

La mayoría de los blindajes son solo masa más número atómico: para el blindaje de rayos cósmicos, desea elementos ligeros, ya que los elementos pesados ​​producen más radiación. El agua y el polietileno son buenas opciones.

Lo más interesante es cómo hacer que el blindaje cumpla una doble función.

Las opciones incluyen:

  • suministros
  • sistemas de protección térmica
  • combustible/propulsor
  • Suministros de agua
  • cajas de comida
  • aguas residuales (pueden reemplazar gradualmente a los alimentos)
  • especulativamente, tanques de algas para soporte vital cerrado
  • el resto del hábitat/nave espacial -vehículos auxiliares
  • en superficies planetarias, sacos de arena de regolito

Hay algunas ideas sobre el blindaje magnético, pero requieren campos magnéticos increíblemente fuertes... a los que estarían expuestos los astronautas y el equipo. Además el equipo para generar campos magnéticos también tiene peso. Por lo tanto, esto generalmente no se considera una opción muy práctica para el futuro cercano.

Hay algunos esquemas salvajes para que un generador de campo magnético fuerte desvíe al menos todas las partículas con carga.
@CarlWitthoft: respondí algo similar en physics.stackexchange.com/a/214858/59023 , pero tenga en cuenta que para proteger TODAS las partículas, los campos tendrían que ser enormes, mucho más que una resonancia magnética enorme. Si quiere decir algo por debajo de ~ 1 GeV, entonces está viendo campos que superan los 1-10 T. Los imanes cerámicos ciertamente pueden generar tales campos, pero eso es mucha masa para cubrir una nave espacial y también plantea problemas potenciales con algunos componentes electrónicos. .
¿Cuáles son los materiales y estrategias de vanguardia que podrían usarse para la protección contra la radiación en misiones de larga duración?
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