Salah satu cabaran terbesar bekerja dan tinggal di angkasa adalah ancaman yang ditimbulkan oleh radiasi. Selain sinar suria dan kosmik yang berbahaya bagi kesihatan angkasawan, ada juga radiasi pengion yang mengancam peralatan elektronik mereka. Ini memerlukan semua kapal angkasa, satelit, dan stesen angkasa yang dihantar ke orbit dilindungi menggunakan bahan yang sering kali cukup berat dan / atau mahal.
Ingin mencipta alternatif, sekumpulan jurutera mencipta teknik baru untuk menghasilkan pelindung radiasi yang ringan dan lebih menjimatkan kos daripada kaedah yang ada. Bahan rahsia, menurut penyelidikan mereka yang baru diterbitkan, adalah oksida logam (aka karat). Kaedah baru ini dapat memiliki banyak aplikasi dan menyebabkan penurunan yang signifikan dalam biaya yang berkaitan dengan pelancaran ruang dan penerbangan ruang angkasa.
Kajian pasukan penyelidik muncul dalam talian dan akan dimasukkan dalam edisi Jun 2020 jurnal ilmiah Fizik dan Kimia Sinaran. Kajian itu dilakukan oleh Michael DeVanzo, jurutera sistem kanan di Lockheed Martin Space, dan Robert B.Hayes, profesor kejuruteraan nuklear bersekutu di North Carolina State University.
Ringkasnya, sinaran pengionan menyetorkan tenaga ke atom dan molekul dengannya berinteraksi, menyebabkan elektron hilang dan menghasilkan ion. Di Bumi, sinaran jenis ini tidak menjadi masalah, berkat medan magnet pelindung Bumi dan atmosfer yang padat. Walau bagaimanapun, di ruang angkasa, sinaran pengion sangat biasa dan berasal dari tiga sumber - sinaran kosmik galaksi (GCR), zarah suar suria, dan tali pinggang radiasi Bumi (aka. Sabuk Van Allen).
Untuk melindungi daripada jenis sinaran ini, agensi ruang angkasa dan pengeluar aeroangkasa komersial biasanya akan memasukkan elektronik sensitif dalam kotak logam. Walaupun logam seperti plumbum atau uranium habis memberikan perlindungan yang paling banyak, pelindung jenis ini akan menambah jumlah berat badan kapal angkasa.
Oleh itu mengapa kotak aluminium lebih disukai, kerana ia dipercayai memberikan pertukaran terbaik antara berat perisai dan perlindungan yang akan diberikannya. Seperti yang dijelaskan oleh Prof Hayes, dia dan DeVanzo berusaha untuk menyelidiki bahan yang dapat memberikan perlindungan yang lebih baik dan mengurangkan keseluruhan berat kapal angkasa:
"Pendekatan kami dapat digunakan untuk mempertahankan tingkat pelindung radiasi yang sama dan mengurangi berat badan sebanyak 30% atau lebih, atau anda dapat mempertahankan berat yang sama dan meningkatkan pelindung sebanyak 30% atau lebih - dibandingkan dengan teknik perisai yang paling banyak digunakan. Walau bagaimanapun, pendekatan kami mengurangkan jumlah ruang yang diambil dengan melindungi. "
Teknik yang dikembangkannya dan DeVanzo bergantung pada pencampuran logam teroksidasi serbuk (karat) ke dalam polimer dan kemudian memasukkannya ke dalam lapisan biasa yang kemudian diterapkan pada elektronik. Berbanding dengan serbuk logam, oksida logam kurang melindungi, tetapi juga kurang toksik dan tidak menimbulkan masalah elektromagnetik yang sama yang boleh mengganggu elektronik kapal angkasa. Seperti yang dijelaskan oleh DeVanzo:
"Pengiraan pengangkutan radiasi menunjukkan bahawa kemasukan serbuk oksida logam memberikan pelindung yang setanding dengan pelindung konvensional. Pada tenaga rendah, serbuk oksida logam mengurangkan kedua radiasi gamma ke elektronik dengan faktor 300 dan kerosakan radiasi neutron sebanyak 225%. "
"Pada masa yang sama, lapisannya kurang besar daripada kotak pelindung," tambah Hayes. "Dan dalam simulasi komputasi, prestasi terburuk lapisan oksida masih menyerap 30% lebih banyak sinaran daripada perisai konvensional dengan berat yang sama. Selain itu, zarah oksida jauh lebih murah daripada jumlah logam tulen yang sama. "
Selain mengurangkan berat dan kos elektronik berasaskan ruang, kaedah baru ini berpotensi mengurangkan keperluan pelindung konvensional dalam misi angkasa. Ke depan, DeVanzo dan Hayes akan terus menyesuaikan dan menguji teknik perisai mereka untuk pelbagai aplikasi dan mencari rakan industri untuk membantu mereka mengembangkan teknologi untuk kegunaan industri.
