Защита от космической радиации: инженеры MIT разработали сверхлегкий наноматериал, который сделает полеты на Луну и Марс безопасными
Аспирантка Массачусетского технологического института (MIT) Палак Патель разработала новый композитный наноматериал на основе нанотрубок из нитрида бора (BNNT), способный эффективно блокировать ионизирующее излучение в космосе. Инновационное покрытие превосходит существующие полимерные аналоги по уровню защиты от нейтронной радиации примерно в 10 раз, что делает его перспективным решением для обеспечения безопасности экипажей в рамках будущих лунных и марсианских миссий. Образцы материала уже прошли испытания на борту Международной космической станции в рамках программы MISSE.
Ионизирующее космическое излучение является одним из главных препятствий для длительных пилотируемых экспедиций. Традиционно применяемый в обшивке космических аппаратов алюминий при столкновении с высокоэнергетическими частицами генерирует опасные вторичные нейтроны. В качестве альтернативы аэрокосмическая отрасль использует материалы с высоким содержанием водорода, такие как полиэтилен высокой плотности (HDPE), однако их механические свойства ограничивают спектр возможного применения.
Новое исследование Палак Патель, проводимое в лаборатории necstlab при MIT под руководством профессора Брайана Уордла в сотрудничестве с научным сотрудником NASA Валери Виснер, решает эту проблему путем интеграции нанотрубок из нитрида бора в полимерную матрицу. Ключевой показатель нового материала заключается в преодолении производственного барьера. Ранее концентрация нанотрубок в подобных композитах не превышала 5-10% по массе из-за образования дефектов, пустот и агломераций. Благодаря применению инновационного метода изготовления вертикально выровненных BNNT и их последующего уплотнения с полимером при воздействии тепла и давления, команде удалось довести долю наноматериала в составе до 50% без потери структурной целостности.
Помимо высоких показателей поглощения тепловых нейтронов, обусловленных физическими свойствами бора, полученный композит отличается высокой прочностью при малой массе. Комбинация этих характеристик позволяет конструировать сверхлегкие радиационные экраны, не перегружающие общую массу стартующего космического корабля. Результаты радиационных испытаний в лаборатории Исследовательского центра NASA имени Лэнгли подтвердили десятикратное улучшение защитных свойств нового материала по сравнению со стандартным полиэтиленом идентичной плотности.
Разработка уже перешла на этап практического тестирования. Во время параболических полетов была подтверждена принципиальная возможность производства композитов в условиях микрогравитации. В рамках программы MISSE (Materials International Space Station Experiments) совместно с компанией Aegis Aerospace первые физические образцы наноматериала были доставлены на внешнюю поверхность Международной космической станции (МКС) для изучения воздействия на них условий открытого космоса. В перспективе NASA рассматривает применение данной технологии для изготовления защитных слоев скафандров, элементов конструкции кораблей и компонентов базовых станций на Луне и Марсе в ходе реализации многоэтапной программы «Артемида» (Artemis).
Источник:Interestingengineering
