2027-es év és a NASA űrkutatási víziója a megfelelő ütemterv szerint halad előre. Az utazás felén azonban egy hatalmas napsugárzás tűnik fel, amely halálos sugárzást közvetlenül az űrhajóra vezet. A korábbi űrhajós, Jeffrey Hoffman és az MIT munkatársai által 2004-ben végzett kutatások eredményeként ez a jármű egy csúcstechnológiájú, szupravezető mágneses árnyékoló rendszerrel rendelkezik, amely megóvja az emberi utasokat minden halálos napsugárzástól.
A közelmúltban új kutatások kezdtek megvizsgálni a szupravezető mágnestechnológia alkalmazását az űrhajósok sugárzás elleni védelmére a hosszú távú űrrepülések során, mint például a NASA jelenlegi, Űrkutatási Vízumában a Marshoz való bolygóközi repülések.
Ennek a koncepciónak a fő kutatója Dr. Jeffrey Hoffman volt űrhajós, aki ma a Massachusetts Institute of Technology (MIT) professzora.
A Hoffman koncepciója egyike annak a 12 javaslatnak, amelyek a múlt hónapban kezdtek támogatást kapni a NASA Haladó Koncepciók Intézetétől (NIAC). Mindegyik 75 000 dollárt kap hat hónapos kutatásra, hogy elindítsa a kezdeti tanulmányokat és azonosítsa azok kidolgozásának kihívásait. Azok a projektek, amelyek ezen a szakaszon jutnak el, még két év alatt akár 400 000 dollárral is támogathatók.
A mágneses árnyékolás fogalma nem új. Mint Hoffman mondja: „A Föld milliárd éve csinálja!”
A Föld mágneses tere eltéríti a kozmikus sugarakat, és a védelem további mércéje a légkörünktől származik, amely elnyeli az összes kozmikus sugárzást, amely átjut a mágneses mezőn. A mágneses árnyékolás használatát az űrhajókban először az 1960-as évek végén és a 70-es évek elején javasolták, ám ezt nem folytatták aktívan, amikor a hosszú távú űrrepülés tervei útba estek.
Azonban a nemrégiben fejlesztették ki a szupravezető mágnesek létrehozásának technológiáját, amely erős tereket generálhat az űrhajók védelmére a kozmikus sugárzás ellen. A szupravezető mágneses rendszerek kívánatosak, mivel intenzív mágneses tereket képesek létrehozni, kevés vagy nem elegendő elektromos energiával, megfelelő hőmérsékleten pedig hosszú ideig fenntarthatják a stabil mágneses teret. Az egyik kihívás egy olyan rendszer kifejlesztése, amely elég nagy mágneses teret képes létrehozni egy buszméretű, lakható űrhajó védelmére. További kihívás az, hogy a rendszert abszolút nulla hőmérsékleten tartjuk (0 Kelvin, -273 C, -460 F), ami az anyagok számára szupravezető tulajdonságokat biztosít. A szupravezető technológiában és az anyagokban elért legújabb fejlemények szupravezető tulajdonságokat biztosítottak 120 K (-153 ° C, -243 F) fölött.
Kétféle sugárzást kell kezelni a hosszú távú emberi űrrepülés során - mondja William S. Higgins, a mérnöki fizikus, aki a sugárbiztonságon dolgozik a Fermilabban, a részecskegyorsítóban Chicago közelében, IL. Az első a napsugárzó protonok, amelyek a napsugárzás eseményét követõen robbanásokba kerülnek. A második a galaktikus kozmikus sugarak, amelyek - bár nem olyan halálosak, mint a napsugárzások - folyamatos háttér-sugárzás, amelyet a legénység kitettek. Nem árnyékolt űrhajóban a sugárzás mindkét típusa jelentős egészségügyi problémákat vagy halált okozna a legénység számára.
A sugárzás elkerülésének legegyszerűbb módja annak abszorpciója, például ólom kötény viselésekor, amikor röntgenfelvételt készít a fogorvosnál. A probléma az, hogy az ilyen típusú árnyékolások gyakran nagyon nehézek lehetnek, és a tömeg meghaladja a jelenlegi űrjárműveinket, mivel azokat a Föld felszínéről kell indítani. Hoffman szerint ezenkívül, ha csak egy kicsit árnyékolást használ, akkor ezt még rosszabbá teheti, mivel a kozmikus sugarak kölcsönhatásba lépnek az árnyékolással és másodlagos töltött részecskék képződhetnek, növelve az általános sugárzási dózist.
Hoffman egy hibrid rendszer használatát tervezi, amely mind a mágneses teret, mind a passzív abszorpciót alkalmazza. "A föld ezt így csinálja" - magyarázta Hoffman. - Nincs okunk, hogy ezt nem tehetjük meg az űrben. "
A kutatás második szakaszának egyik legfontosabb következtetése annak meghatározása, hogy a szupravezető mágnestechnika használata tömeghatékony-e. "Nem kétséges, hogy ha elég nagyra és erősen építjük fel, akkor védelmet fog nyújtani" - mondta Hoffman. "De ha ennek a vezető mágnesrendszernek a tömege meghaladja a passzív (elnyelő) árnyékolás használatához szükséges tömeget, akkor miért kell ezen a bajon menni?"
De ez a kihívás és ennek a tanulmánynak az oka. - Ez kutatás - mondta Hoffman. „Nem vagyok pártos, úgy vagy úgy; Csak meg akarom tudni, hogy mi a legjobb módja. ”
Feltételezve, hogy Hoffman és csapata bizonyítani tudja, hogy a szupravezető mágneses árnyékolás tömeghatékony, a következő lépés egy elég nagy (bár könnyű) rendszer létrehozásának tényleges tervezése, amellett, hogy a mágnesek karbantartását finoman beállítják az ultrahideg szupravezetésnél. hőmérséklet az űrben. Az utolsó lépés egy ilyen rendszer integrálása a Marshoz kötött űrhajóba. Ezen feladatok egyike sem triviális.
A rendszer mágneses térerősségének és az abszolút közel nulla hőmérsékletének az űrben történő fenntartásának vizsgálata már megtörténik egy olyan kísérlet során, amelyet hároméves tartózkodásra terveznek a Nemzetközi Űrállomás felé. Az alfa mágneses spektrométert (AMS) az állomás külsejéhez kell csatolni, és különféle típusú kozmikus sugarakat kell keresnie. Szupravezető mágnest fog használni, hogy megmérje az egyes részecskék lendületét és a töltés jelet. Peter Fisher, az MIT fizikai professzora szintén az AMS kísérleten dolgozik, és Hoffmannal együttműködik a szupravezető mágnesek kutatásában. Végzős hallgató és kutató is dolgozik Hoffmannal.
A NIAC-t 1998-ban hozták létre, hogy forradalmi elképzeléseket kérjen az űrügynökségen kívüli emberek és szervezetek részéről, amelyek elősegítik a NASA küldetéseit. A nyertes fogalmakat azért választották, mert „a tudomány és a technológia határait túllépik”, és „relevánsak a NASA küldetése szempontjából”. E koncepciók kidolgozása várhatóan legalább egy évtizedig tart.
Hoffman ötször repült az űrben, és lett az első űrhajós, aki több mint 1000 órát jelentkezett az űrsiklón. Negyedik űrrepülésén, 1993-ban, Hoffman részt vett az első Hubble Űrtávcső szolgáltató missziójában, amely egy ambiciózus és történelmi küldetés, amely kijavította a gömb alakú aberrációs problémát a távcső elsődleges tükrében. Hoffman 1997-ben elhagyta az űrhajós programot, hogy a NASA európai képviselőjévé váljon az Egyesült Államok Párizsi Nagykövetségén, majd 2001-ben az MIT-be ment.
Hoffman tudja, hogy a világűr-küldetés megvalósításához sok ötletfejlesztés és kemény tervezés előzi meg ezt. "Ha űrhajós vagy, akkor űrben dolgozhat, ha űrhajós vagy, saját kezével csinálod" - mondta Hoffman. "De nem szabad örökre repülni az űrben, és még mindig szeretnék hozzászólást tenni."
Fontosnak tartja jelenlegi kutatásait, mint a Hubble Űrtávcső rögzítése?
- Nos, nem a közvetlen értelemben - mondta. „Másrészt, ha valaha emberi jelenlétünk lesz a Naprendszerben, akkor képesnek kell lennünk arra, hogy olyan régiókban éljünk és dolgozzunk, ahol a töltött részecskék környezete elég súlyos. Ha nem találunk módot arra, hogy megvédjük magunkat attól, ez nagyon korlátozó tényező lesz az emberi felderítés jövője szempontjából. ”
