우주에서 일하고 생활하는 데있어 가장 큰 과제 중 하나는 방사선에 의한 위협입니다. 우주 비행사의 건강에 해로운 태양 및 우주 광선 외에도 전자 장비를 위협하는 전리 방사선도 있습니다. 이것은 궤도로 보내지는 모든 우주선, 위성 및 우주 정거장이 종종 매우 무겁고 비싼 물질을 사용하여 차폐되어야합니다.
대안을 만들기 위해 엔지니어 팀은 기존 방법보다 가볍고 비용 효율적인 방사선 차폐를 생성하는 새로운 기술을 개발했습니다. 최근에 발표 된 연구에 따르면 비밀 성분은 금속 산화물 (일명 녹)입니다. 이 새로운 방법은 수많은 응용 프로그램을 가질 수 있으며 우주 발사 및 우주 비행과 관련된 비용이 크게 감소합니다.
연구팀의 연구는 온라인으로 게재되었으며 과학 저널 2020 년 6 월호에 포함될 예정입니다. 방사선 물리 및 화학. 이 연구는 Lockheed Martin Space의 선임 시스템 엔지니어 인 Michael DeVanzo와 North Carolina State University의 핵공학 부교수 인 Robert B.Hayes가 수행했습니다.
간단히 말해, 이온화 방사선은 상호 작용하는 원자와 분자에 에너지를 축적시켜 전자가 손실되고 이온을 생성합니다. 지구상에서 이러한 유형의 방사선은 지구의 보호 자기장과 짙은 대기 때문에 문제가되지 않습니다. 그러나 우주에서 이온화 방사선은 매우 흔하며 은하 우주 광선 (GCR), 태양 플레어 입자 및 지구 방사선 벨트 (일명 Van Allen Belts)의 세 가지 출처에서 비롯됩니다.
이러한 유형의 방사선으로부터 보호하기 위해 우주 기관 및 상업용 항공 우주 제조업체는 일반적으로 민감한 전자 장치를 금속 상자에 넣습니다. 납 또는 고갈 된 우라늄과 같은 금속이 가장 많은 보호를 제공하지만, 이러한 종류의 차폐는 우주선에 상당한 무게를 더해줍니다.
따라서 알루미늄 박스가 선호하는 이유는 쉴드의 무게와 보호 기능 사이에서 최상의 균형을 제공하는 것으로 여겨지기 때문입니다. Hayes 교수가 설명했듯이, DeVanzo와 DeVanzo는 더 나은 보호 기능을 제공하고 우주선의 전체 무게를 더 줄일 수있는 재료를 조사했습니다.
“우리의 접근 방식은 동일한 수준의 방사선 차폐를 유지하고 무게를 30 % 이상 줄이거 나, 가장 널리 사용되는 차폐 기술에 비해 동일한 무게를 유지하고 차폐를 30 % 이상 개선 할 수 있습니다. 어느 쪽이든, 우리의 접근 방식은 차폐에 의해 차지되는 공간의 양을 줄입니다.”
그와 DeVanzo가 개발 한 기술은 분말 산화 금속 (녹)을 폴리머에 혼합 한 다음 일반적인 코팅에 통합 한 후 전자 제품에 적용하는 데 의존합니다. 금속 분말과 비교하여 금속 산화물은 차폐 효과는 적지 만 독성이 적으며 우주선의 전자 장치를 방해 할 수있는 전자기 문제와 동일하지 않습니다. DeVanzo가 설명했듯이 :
“방사선 수송 계산에 따르면 금속 산화물 분말을 포함하면 기존의 차폐물과 비슷한 차폐 기능을 제공합니다. 저에너지에서 금속 산화물 분말은 전자에 대한 감마선을 300 배, 중성자 선을 225 % 줄입니다.”
"동시에 코팅은 차폐 상자보다 부피가 적습니다."라고 Hayes는 덧붙였습니다. “계산 시뮬레이션에서 산화물 코팅의 최악의 성능은 여전히 동일한 무게의 기존 차폐물보다 30 % 더 많은 방사선을 흡수했습니다. 게다가 산화물 미립자는 같은 양의 순수 금속보다 훨씬 저렴합니다.”
우주 기반 전자 장치의 무게와 비용을 줄이는 것 외에도이 새로운 방법은 우주 임무에서 기존의 차폐 필요성을 잠재적으로 줄일 수 있습니다. 앞으로 DeVanzo와 Hayes는 다양한 응용 분야에 대한 차폐 기술을 계속 미세 조정하고 테스트 할 것이며 산업 파트너가 산업 사용 기술을 개발할 수 있도록 도울 것입니다.
