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美国不愧是全球最强大的国家,NASA正为宇宙飞船建造“磁层罩”
发布日期:2022-05-17 19:57    点击次数:171

人类长期以来一直梦想着踏上火星或更远的地方,SpaceX等公司的进步意味着这个梦想可能更快的实现。但就目前而言,由于太空中的有害辐射水平,在地球保护磁场之外,将宇航员送往其他世界执行长期任务是非常困难的。“不过,这就是我们工作的意义,为全人类带来科学创新,无论是概念还是实际设计,我们都需要不断的前行,用人类的小小智慧,探索广袤宇宙。”美国宇航局的一位科学家说到。确实,现在一个新的设计带来了希望,美国宇航局一个科学家团队已经获得了NASA创新先进概念NIAC项目的资助,以建立一个原型系统。这项名为CREW HaT的提案利用了超导磁体技术的最新进展,有效地保护航天器以及舱内的宇航员免受有害的空间辐射。另外一位美国某大学的科学家表示:“我们提出了一个关于如何保护宇宙飞船免受宇宙辐射和高能太阳辐射的新想法,我们使用了新的超导带技术、可展开式设计,以及一种前所未有的磁场新配置结构。”HaT计划的核心是一个名叫Halbach的磁层圆环阵列,它是一个圆形的磁铁阵列,在一侧产生更强的磁场,而在另一侧减少磁场,也就是说科学家们准备制造一种由新一代高温超导带激活的轻质、可展开、机械支撑的磁线圈的设计,这种超导带直到最近才面世。该团队在其NIAC摘要中写道:“这种结构产生了一个增强的外部磁场,使宇宙辐射粒子转向,并在宇航员居住区内产生了一个被抑制的磁场。”“我们提出的几何结构是在航天器外部而不是内部产生磁场,因此宇航员不会暴露在外,对于宇航员来说这不会产生任何副作用。在之前的提案中,磁场与航天器非常接近,这会造成其他问题,因为磁场会产生次级粒子,如中子,对宇航员有害,现在我们的目标是一个开放的磁场,延伸到太空中。”也就是说科学家们的新计划将制造了一个增强的外部磁场,使宇宙辐射粒子转向,该团队通过了诸多数据验证操作,他们的设计可以转移50%以上破坏生物的宇宙射线(1GeV以下的质子)和高能高Z离子,这一比率足以将宇航员吸收的辐射剂量降低到NASA确定的终生癌症死亡风险水平的5%以下。有两种辐射会给长时间的人类太空飞行带来问题。一种是太阳高能质子,在太阳耀斑事件后爆发。第二种是银河宇宙射线,虽然不像太阳耀斑那样致命,但它将是一种持续的背景辐射,宇航员将暴露在其中。在非屏蔽航天器中,这两种类型的辐射都会给宇航员造成严重的健康问题或死亡。在地球上,我们星球的磁场使宇宙射线偏转,另外一种保护措施来自我们的大气层,它可以吸收任何宇宙辐射。航天器磁屏蔽的想法是让航天器产生相当于地球磁场的磁场。太空中的辐射问题早就为人所知,从20世纪60年代末到70年代初,已经有很多关于为飞船制造磁泡防护罩的想法和建议。但是以前的设计包括磁性线圈,每个线圈的重量高达300吨,这都可以说是飞船额外的保护结构了,而不是磁泡保护结构,太重了。现在科学家们计划使用八个线圈,并且他们已经能够将每个线圈的重量减少到3吨,现在科学家们仍在努力优化自己的设计,重点是材料,NIAC的拨款将允许他们继续探索下去。



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