Защитить космические корабли от солнечных вспышек помогут магниты: ученые
Ученые из Италии и Германии под руководством Валерио Паризи предложили использовать постоянные магниты, чтобы защищать космические аппараты от радиации. Постоянные магниты — это изделия из магнитотвердых материалов (чаще всего на основе сплавов железа, никеля, кобальта или редкоземельных металлов), которые способны длительное время сохранять собственное магнитное поле без использования внешних источников энергии. Пример таких изделий из бытовой жизни — магнитики на холодильник.
Исследователи создали компьютерную модель щита из 1482 неодимовых магнитов. Щит весит 300 килограммов и занимает один квадратный метр. Компьютерная симуляция показала, что конструкция отклоняет 20% летящих от Солнца протонов с энергией от 0,1 до 10 мегаэлектронвольт.
Радиация угрожает здоровью экипажа во время полетов за пределы околоземной орбиты. Космонавты облучаются от двух источников. Галактические космические лучи летят непрерывно со всех сторон Вселенной и пробивают большинство материалов. Солнечные протонные события происходят во время вспышек на Солнце, когда звезда выбрасывает направленный поток частиц. Оба типа излучения вызывают онкологические заболевания и повреждают центральную нервную систему человека.
«Допустить космический Чернобыль мы не имеем права»: интервью с Вячеславом Шуршаковым
Инженеры обычно защищают экипаж экранами из алюминия, полиэтилена или воды. Они помещают людей за толстым слоем материала, который поглощает частицы. Такой экран весит десятки тонн, поэтому ракеты тратят много топлива, чтобы вывести корабль в космос. Другой вариант предполагает установку сверхпроводящих электромагнитов. Они создают магнитное поле мощностью до одного теслы, но требуют непрерывного потока энергии и охлаждения до сверхнизких температур. Если космическая частица повредит транзистор в системе управления, электромагнит выключится и оставит экипаж без защиты.
Магнитный щит из неодимовых блоков работает автономно. Он пропускает частицы высокой энергии насквозь и меняет траекторию более медленных протонов.
Однако технология имеет три ограничения. Постоянные магниты не защищают корабль от галактических космических лучей, потому что магнитное поле направлено в одну сторону, а галактическое излучение летит отовсюду. Протоны врезаются в материал магнита и порождают вторичное излучение из нейтронов и гамма-квантов. Космонавт получит дополнительную дозу радиации, если окажется рядом с экраном, когда в него ударит протон. Также со временем неодимовые сплавы размагничиваются, и поле ослабевает.
Исследователи предлагают объединить три технологии в одну систему. Они планируют установить на корабли слои алюминия, электромагниты и панели из постоянных магнитов. На следующем этапе авторы проверят систему методом Монте-Карло. При этом методе компьютер рассчитывает миллионы случайных направлений полета частиц и показывает, как смешанная защита сработает в условиях реального космоса.
На обложке фото NASA
Самое популярное
