انطلق مفهوم الفنان للبشر إلى المريخ. حقوق الصورة: ناسا اضغط للتكبير
بعد قراءة هذه المقالة ، قد لا تنظر أبدًا إلى أكياس القمامة بنفس الطريقة مرة أخرى.
كلنا نستخدم أكياس القمامة البلاستيكية. إنها شائعة جدًا لدرجة أننا بالكاد نفكر بها مرة أخرى. إذن من كان يظن أن كيس القمامة المتواضع قد يحمل مفتاح إرسال البشر إلى المريخ؟
معظم أكياس القمامة المنزلية مصنوعة من بوليمر يسمى البولي إيثيلين. وتبين أن المتغيرات في ذلك الجزيء ممتازة في حماية أخطر أشكال الإشعاع الفضائي. لقد عرف العلماء هذا منذ وقت طويل. كانت المشكلة تحاول بناء سفينة فضائية من الأشياء الهشة.
ولكن الآن اخترع علماء وكالة ناسا مادة رائدة تعتمد على البولي إيثيلين تسمى RXF1 وهي أقوى وأخف وزنًا من الألمنيوم. يقول ناصر البرغوثي ، عالم المشروع في مشروع الحماية من الإشعاع الفضائي التابع لوكالة ناسا في مركز مارشال لرحلات الفضاء: "هذه المادة الجديدة هي الأولى من حيث أنها تجمع بين الخصائص الهيكلية الفائقة وخصائص الحماية الفائقة".
إلى المريخ في سفينة الفضاء البلاستيكية؟ كما يبدو ، قد يكون الطريق الأسلم للذهاب.
الاقل هو الاكثر
إن حماية رواد الفضاء من إشعاع الفضاء البعيد مشكلة كبيرة لم يتم حلها. لنفكر في مهمة مأهولة إلى المريخ: يمكن أن تستمر رحلة الذهاب والعودة لمدة 30 شهرًا ، وستتطلب ترك الفقاعة الواقية للمجال المغناطيسي للأرض. يعتقد بعض العلماء أن مواد مثل الألمنيوم ، التي توفر حماية كافية في مدار الأرض أو للرحلات القصيرة إلى القمر ، لن تكون كافية للرحلة إلى المريخ.
يعتقد أن البرغوثي هو أحد المشككين: "الذهاب إلى المريخ الآن بسفينة ألمنيوم أمر لا يمكن التراجع عنه" ، على حد اعتقاده.
يعتبر البلاستيك بديلاً جذابًا: مقارنةً بالألمنيوم ، فإن البولي إيثيلين أفضل بنسبة 50٪ في حماية التوهجات الشمسية و 15٪ أفضل في الأشعة الكونية.
ميزة المواد الشبيهة بالبلاستيك هي أنها تنتج "إشعاعًا ثانويًا" أقل بكثير من المواد الثقيلة مثل الألومنيوم أو الرصاص. الإشعاع الثانوي يأتي من مادة التدريع نفسها. عندما تتحطم جزيئات الإشعاع الفضائي في الذرات داخل الدرع ، فإنها تثير تفاعلات نووية صغيرة. تنتج هذه التفاعلات تدفقًا من المنتجات الثانوية النووية - النيوترونات والجسيمات الأخرى - التي تدخل المركبة الفضائية. إنه أشبه بمحاولة حماية نفسك من كرة البولينج الطائرة عن طريق إقامة جدار من الدبابيس. تتجنب الكرة ولكن يتم قذفها بواسطة الدبابيس. "ثانوي" يمكن أن يكون أسوأ لصحة رواد الفضاء من الإشعاع الفضائي الأصلي!
ومن المفارقات ، أن العناصر الأثقل مثل الرصاص ، التي يفترض الناس غالبًا أنها أفضل حماية من الإشعاع ، تنتج إشعاعًا ثانويًا أكثر بكثير من العناصر الأخف مثل الكربون والهيدروجين. هذا هو السبب في أن البولي إيثيلين يوفر تدريعًا جيدًا: فهو يتكون بالكامل من ذرات الكربون والهيدروجين خفيفة الوزن ، مما يقلل من المواد الثانوية.
لا يمكن لهذه العناصر الأخف أن توقف إشعاع الفضاء تمامًا. لكنها يمكن أن تفكك جزيئات الإشعاع الواردة ، مما يقلل بشكل كبير من الآثار الضارة. تخيل أنك تختبئ خلف سياج من سلسلة لحماية نفسك في معركة كرة ثلجية: ستظل تحصل على بعض الثلج عليك بينما تنفجر قطع صغيرة من كرة الثلج عبر السياج ، لكنك لن تشعر بلدغة إصابة مباشرة من ضربة قاسية وابر معبأة. البولي ايثيلين مثل هذا السور الرابط السلسلة.
"هذا ما يمكننا القيام به. يقول البرغوثي: "إن التفتت - دون إنتاج الكثير من الإشعاع الثانوي - هو في الواقع المكان الذي يتم فيه كسب المعركة أو خسارتها".
صنع لأجل
على الرغم من قوتها في الحماية ، فمن الواضح أن أكياس القمامة العادية لن تكون مناسبة لبناء سفينة فضائية. لذا كان البرغوثي وزملاؤه يحاولون تعزيز البولي إيثيلين في أعمال الفضاء.
بهذه الطريقة توصل باحث مشروع الدرع راج كاول ، بالتعاون مع البرغوثي ، إلى اختراع RXF1. RXF1 قوي وخفيف بشكل ملحوظ: لديه 3 أضعاف قوة الشد للألمنيوم ، ولكنه أخف 2.6 مرة - مثير للإعجاب حتى بمعايير الطيران.
يقول كاول ، الذي عمل سابقًا مع مواد مماثلة في تطوير دروع الهليكوبتر: "نظرًا لأنه درع باليستي ، فإنه يحرف أيضًا النيازك الدقيقة". "نظرًا لأنه نسيج ، يمكن لفه حول القوالب وتشكيله في مكونات محددة من المركبات الفضائية". ولأنه مشتق من البولي إيثيلين ، فهو درع إشعاعي ممتاز أيضًا.
تفاصيل كيفية صنع RXF1 سرية لأن براءة الاختراع على المادة معلقة.
يشير البرغوثي إلى أن القوة ليست سوى إحدى السمات التي يجب أن تتمتع بها جدران سفينة الفضاء. القابلية للاشتعال وتحمل درجة الحرارة مهمان أيضًا: لا يهم مدى قوة جدران سفينة الفضاء إذا كانت تذوب في ضوء الشمس المباشر أو تشتعل فيها النار بسهولة. البولي إيثيلين النقي قابل للاشتعال. يقول البرغوثي إن هناك حاجة إلى مزيد من العمل لتخصيص RXF1 بشكل أكبر لجعله مقاومًا للهب ودرجة الحرارة أيضًا.
الخط السفلي
السؤال الكبير ، بالطبع ، هو المحصلة النهائية: هل يمكن أن تحمل RXF1 البشر بأمان إلى المريخ؟ عند هذه النقطة ، لا أحد يعرف على وجه اليقين.
يحذر فرانك كوسينوتا ، كبير مسؤولي الصحة الإشعاعية في وكالة ناسا ، أن بعض "الأشعة الكونية المجرية نشطة للغاية لدرجة أنه لا يمكن لأي قدر معقول من الحماية أن يمنعها". "جميع المواد لديها هذه المشكلة ، بما في ذلك البولي إيثيلين."
قام كوسينوتا وزملاؤه بمحاكاة حاسوبية لمقارنة خطر الإصابة بالسرطان عند الذهاب إلى المريخ في سفينة ألمنيوم مقابل سفينة بولي إيثيلين. من المدهش ، "لم يكن هناك فرق كبير" ، كما يقول. يعتمد هذا الاستنتاج على نموذج بيولوجي يقدر كيف تتأثر الأنسجة البشرية بالإشعاع الفضائي - وهنا تكمن المشكلة. بعد عقود من رحلات الفضاء ، لا يزال العلماء لا يفهمون تمامًا كيف يتفاعل جسم الإنسان مع الأشعة الكونية. ومع ذلك ، إذا كان نموذجهم صحيحًا ، فقد لا تكون هناك فائدة عملية تذكر لمواد البولي إيثيلين الواقية الإضافية. هذه مسألة بحث مستمر.
يلاحظ البرغوثي أنه بسبب العديد من الشكوك ، لم يتم تحديد حدود جرعة رواد الفضاء في مهمة المريخ. ولكن بافتراض أن حدود الجرعة هذه مماثلة للقيود الموضوعة لرحلات المكوك ومحطة الفضاء ، يعتقد أن RXF1 يمكن أن يوفر حماية كافية افتراضيًا لمهمة تستغرق 30 شهرًا إلى المريخ.
اليوم ، إلى التفريغ. غدا للنجوم؟ قد يأخذك البولي إيثيلين إلى أبعد مما تتخيل.
المصدر الأصلي: بيان صحفي لوكالة ناسا
