Европейские ученые разработали гидрогель для защиты космонавтов от радиации
Европейские исследователи предложили использовать напечатанные на 3D-принтере гидрогели для высокоэффективной защиты от космической радиации. Материал способен впитывать большое количество воды — главного вещества, способного противостоять воздействию высокоэнергетических частиц. Технология пригодится как во время полетов на околоземные космические станции и выходов в открытый космос, так и для покорения Марса и других небесных тел.
Защита от космической радиации является ключевой задачей при освоении космического пространства, поскольку ее длительное воздействие может негативно сказаться на здоровье астронавтов и работе оборудования. На Земле защитную функцию для человека выполняет атмосфера и магнитное поле нашей планеты. Однако когда космонавты покидают ее пределы, за один день они получают такой же уровень излучения, как за 1 год в земных условиях. Высокий уровень радиации также является главной проблемой, угрожающей будущим полетам на Марс.
Ученые и инженеры постоянно разрабатывают новые методы и материалы для радиационной защиты. Исследовательская группа из Гентского университета в Бельгии предложила использовать для этих целей суперабсорбирующие полимеры — гидрогели, напечатанные на 3D-принтере, способные впитывать большое количество воды.
Вода является одним из наиболее подходящих материалов для защиты от радиации. Она относительно плотная и содержит много атомов водорода, которые взаимодействуют с поступающими радиационными частицами и замедляют их движение. Однако разработать системы защиты на водной основе не так просто. Громоздкие встроенные в скафандры контейнеры с водой будут ограничивать космонавтов в движении, а неравномерное распределение жидкости приведет к неполной защите. Кроме того, в случае, если контейнер треснет, вода может вытечь наружу, что может создать опасную ситуацию.
Предложенные бельгийскими учеными суперабсорбирующие полимеры способны поглощать жидкость, в несколько сотен раз превышающую их вес, подобно специальным детским игрушкам, которые увеличиваются при погружении в воду. Гидрогели уже используются во многих привычных нам вещах на Земле — от контактных линз до подгузников и средств гигиены. По словам исследователей, они также могут применяться в области медицины, в качестве мягкого имплантируемого материала для восстановления поврежденных тканей и органов.
Способность гидрогелей удерживать воду делает их подходящим средством для противодействия радиации как на космических станциях, так и в скафандрах, используемых для выхода в открытый космос. В составе материалов жидкость распределяется равномерно, что обеспечивает более эффективную защиту. Авторы разработки отмечают, что в последствии гидрогель, вероятно, сможет также служить резервуаром для воды, однако для этого ученым предстоит научиться извлекать из него воду.
По словам исследователей, полимер может быть изменен с помощью различных технологий, что является уникальным и ценным свойством таких материалов. Сами же они отдают предпочтение методу 3D-печати, поскольку он позволяет создавать гидрогели практически любой желаемой формы.
Ранее российский исследователь Наталья Черкашина была удостоена премии президента РФ за создание композитных материалов, которые позволяют защитить экипажи и оборудование от космической радиации. Технология предполагает введение в термопластичные полимеры до 70% радиационно-защитных нанонаполнителей.
