Прочитал один обзор по нанотрубкам http://www.physics-online.ru/PaperLogos/7327/files/Full_text_Russian_version.pdf и родилась идея о возможности использовать нанотрубки на основе окиси свинца для производства композитных и керамических конструкционных материалов двойного назначения для КА.
Нанотрубки на основе углерода и фулерены уже применяются в различных композитах. Дают возможность получать относительно легкие и прочные материалы. Пошли уже вход и нанотрубки на основе нитрида бора.
Для пассивной радиационной защиты требуются материалы на основе тяжелых атомов. Уран, свинец, , вольфрам, молибден.
А вот использовать их нанопроизводные в составе композитов по двойному назначению уже интереснее.
Их можно использовать в конструкциях кают, спальных мест, рабочих кресел. Возможно и волокна из них делать удастся. А это уже и костюм. При длительных экспозициях и относительно небольшие концентрации будут играть роль. А утяжеление костюма будет работать на поддержание мышечного тонуса.
Другой возможный метод: использовать текучие гели на основе этих металлов для создания подвижных экранов, закачивая их во внутренние полости конструкций. Их можно доставлять на орбиту отдельно от основных модулей КК. При технологии, когда КК для дальних перелетов монтируется на орбите.
Текучие гели - это хорошая идея (микрометеоритная защита, вдобавок, доставлть можно в огромных количествах). Остальные - слишком опасны для человека. Мало того, что свинец опасен, так ещё и нанотрубки, считается, что могут вызывать рак - следовательно материалы такие можно использовать как материалы обшивки, правда всё равно за это здоровьем будут платить рабочие на земле.
ЦитироватьДругой возможный метод: использовать текучие гели на основе этих металлов для создания подвижных экранов, закачивая их во внутренние полости конструкций. Их можно доставлять на орбиту отдельно от основных модулей КК. При технологии, когда КК для дальних перелетов монтируется на орбите.
Идея интересная. Только свинцовый гель нужно закачивать во внутренние полости трусов прежде всего. :) Так получится эффективнее.
Не нашёл свойств, но по общим соображениям нанотрубки из окиси свинца будут непрочными.
ЦитироватьА вот использовать их нанопроизводные в составе композитов по двойному назначению уже интереснее.
У наноядра, разумеется,
A[/size] и
Z[/size] будут
ГОРАЗДО БОЛЬШЕ? ;)
I think that lead/barium glass based screen might be simpler (mature technology from CRT monitors) to make although that is heavier than nanotubes but you could pour molten glass between two metal plates and they should remain bonded after cooling. I like aerogel idea as it has also micrometeorite protection properties and much more important thermal insulation properties too but it has small radiation shielding compared to other solutions. Liquid metal based shield (something similar to Wood alloy maybe cerosafe) might be used and that one should have also fantastic heat transfer properties. My idea is to use layer of bentonite clay between capsule outer and inner wall and let the water inside that clay shield the crew from radiation. Bentonite also can be used as gel when it contains more water but then I guess spacecraft interior must be padded with rubber sacks filled with that gel.
I once considered would it be possible to add 2-3 cm high density plastics inside spacecraft to reduce radiation (good for blocking neutron and beta radiation). When the numbers for BO of Soyuz turn out to be more then 1 t of material I gave up. This lead based idea will suffer from same problem.
Is there some work on the amount of induced radiation on spacecraft materials after prolonged exposure to space radiation?
Нужно для начала чётко определиться, от чего конкретно защищаемся.
Если есть нейтроны, то нужен метровый слой парафина, керосина или воды. Зачем на орбите парафин, я не знаю, а остальное не пропадёт. Жидкий водород ещё лучше, но уж очень у него плотность маленькая. А уже потом, когда поглотим нейтроны в конструкции и защите, нужно бороться и с остальными видами излучения, и с наведённой гамма-активностью.
Если же нейтронов нет, то правильный ответ прост. Нужен кусковой свинец. Как ни странно, это будет самым лёгким вариантом защиты при заданном коэффициенте ослабления излучения. В принципе неплох и вольфрам, если нужна компактность, но его нет и он нетехнологичен. Всякая прочая нанотехнология приведёт не просто к удорожанию, а и к увеличению массы и габаритов защиты. Разве что действительно толстый хрусталь на окна. А в остальном - листы свинца хоть в обшивку кресла, хоть в трусы. Даже гибкую и лабиринтную защиту можно делать, используя обычную охотничью дробь. :)
И есть, конечно, нюансы по источникам излучения: свой (реактор), солнечный (есть выделенное направление) или всенаправленный. Конструкция защиты для этих трёх случаев будет отличаться.
P.S. На всякий случай - первый раз расчётом радиационной защиты довелось заниматься в 1981 году. :)
ЦитироватьНужен кусковой свинец. Как ни странно, это будет самым лёгким вариантом защиты при заданном коэффициенте ослабления излучения. В принципе неплох и вольфрам, если нужна компактность, но его нет и он нетехнологичен. Всякая прочая нанотехнология приведёт не просто к удорожанию, а и к увеличению массы и габаритов защиты. Разве что действительно толстый хрусталь на окна.
P.S. На всякий случай - первый раз расчётом радиационной защиты довелось заниматься в 1981 году. :)
С точки зрения критерия заданного коэффициента ослабления излучения Вы совершенно правы.
Но я не уверен, что он полностью оптимален для декларированной задачи: получить набор сопутствующих инженерно- технологических приемов, снижающих исходную радиационную обстановку. Защита от реакторных нейтронов в виду не имелась.
P.S. Первый раз расчётом радиационной защиты довелось заниматься в 69 г при проектировании защиты нейтронного генератора. :)
ЦитироватьЦитироватьА вот использовать их нанопроизводные в составе композитов по двойному назначению уже интереснее.
У наноядра, разумеется, A[/size] и Z[/size] будут ГОРАЗДО БОЛЬШЕ? ;)
Нанообъекты интересны из за своих прочностных свойств в качестве наполнителя композита. :wink: Большие
A[/size] и
Z[/size] в довеске :)
ЦитироватьIs there some work on the amount of induced radiation on spacecraft materials after prolonged exposure to space radiation?
I think, that should be, But I do not work directly in this area at present.
ЦитироватьНанообъекты интересны из за своих прочностных свойств в качестве наполнителя композита. :wink:
Ну
НАФИГИЩА вам понадобились у
РАДИАЦИОННОЙ защиты прочностные свойства? :)
Сделайте просто прочную оболочку и приляпайте к ней свинцовую фольгу. :)
ЦитироватьЦитироватьНанообъекты интересны из за своих прочностных свойств в качестве наполнителя композита. :wink:
Ну НАФИГИЩА вам понадобились у РАДИАЦИОННОЙ защиты прочностные свойства? :)
Сделайте просто прочную оболочку и приляпайте к ней свинцовую фольгу. :)
Я балдею от синэнергетических эффектов. :D
ЦитироватьВ принципе неплох и вольфрам, если нужна компактность, но его [/size]нет[/size] и он нетехнологичен.[/size]
:shock: :shock: :shock: :shock:
Как это "нет", вон у меня кусок аж в килограмм валяется. :lol:
ЦитироватьЯ балдею от синэнергетических эффектов. :D
Опасайтесь передоза. ;) 8)
ЦитироватьКостный мозг защитят от радиации "загорелыми" наночастицами
Исследователи предположили, что меланин сможет также уменьшить повреждающее действие лучевой терапии на клетки костного мозга. Чтобы проверить это предположение, они создали частицы кремния около 20 нанометров в диаметре, накапливающиеся в костном мозге, и покрыли их несколькими слоями пигмента.
В ходе эксперимента исследователи подвергали воздействию радиации лабораторных мышей, половине из которых были введены такие наночастицы. После облучения уровень лейкоцитов и тромобоцитов в крови получивших инъекции животных снизился на 10 процентов, тогда как у остальных - на 60 процентов.
Поскольку эти клетки образуются в костном мозге, полученные данные свидетельствуют об эффективности наночастиц с меланином. Кроме того, исследователи выяснили, что введение этих наночастиц, не влияет на эффективность лечения с использованием радиоактивного излучения, в том числе инновационной методики, при которой радиоактивный препарат доставляется к опухолевым клеткам с помощью антигенов меланина.
Дадачова отметила, что наночастицы с пигментом можно применять не только при лечении рака, но и для защиты от воздействия радиации работников атомных электростанций и космонавтов. Она выразила надежу, что клинические исследования этих наночастиц начнутся в течение 2-3 лет.
http://medportal.ru/mednovosti/news/2010/04/27/melanano/
Для профилактики радиационного поражения лучше уж пить красное вино или пиво, спать в свинцовом ящике. В остальное время носить костюм с вшитыми композитными пластинами (свинец + еще что-то). В невесомости его вес все равно не имеет особого значения. :D
ЦитироватьНу НАФИГИЩА вам понадобились у РАДИАЦИОННОЙ защиты прочностные свойства? :)
Сделайте просто прочную оболочку и приляпайте к ней свинцовую фольгу. :)
Если учесть, что при некоторых условиях толщина фольги может потребоваться сантиметров 15-20, то интегрировать её в механическую структуру нужно грамотно. Поэтому про вольфрам, в частности, и написал.
ЦитироватьЦитироватьВ принципе неплох и вольфрам, если нужна компактность, но его [/size]нет[/size] и он нетехнологичен.[/size]
:shock: :shock: :shock: :shock: Как это "нет", вон у меня кусок аж в килограмм валяется. :lol:
А у меня на работе несколько сантиметровых листов вольфрама лежат на дне небольшого сейфа, чтобы этот сейф не сп
ли. И что? :)
На вольфрам очень много потребителей, это и броня, и инструменталка. Оба потребителя явно главнее космоса. Ещё вот термояд с токамаками в очередь пристраивается. А ресурсов не так много. Если надо сделать одну чуду на всю оставшуюся жизнь, то можно пробовать. Но на какую-то серийную штуковину это закладывать вряд ли можно.
Да и по технологичности оно - ужас. Шлифовка да электроискровая - что ещё? Паять-варить можно, это да. Но что-то сложной формы с трудом представляю в производстве. А резьбу в вольфрамовом блоке не представляю совсем.
ЦитироватьНужно для начала чётко определиться, от чего конкретно защищаемся.
Если есть нейтроны, то нужен метровый слой парафина, керосина или воды.
Нейтроны для космической техники, пожалуй, на последнем месте.
ЦитироватьДля профилактики радиационного поражения лучше уж пить красное вино или пиво, спать в свинцовом ящике.
Ни красное вино, ни тем более пиво, никак особо не годны для "профилактики радиационного поражения".
Уж тем более при "космических" дозах, к-е чреваты даже не хронической лучёвкой, а в основном опасны некоторым ростом риска онкологии.
ЦитироватьЦитироватьДля профилактики радиационного поражения лучше уж пить красное вино или пиво, спать в свинцовом ящике.
Ни красное вино, ни тем более пиво, никак особо не годны для "профилактики радиационного поражения".
Уж тем более при "космических" дозах, к-е чреваты даже не хронической лучёвкой, а в основном опасны некоторым ростом риска онкологии.
Это не я придумал :D
ЦитироватьПейте пиво пенное... и радиация вам не страшна
Всего пол-литра пенного напитка способны уберечь вас от воздействия радиоактивного излучения. К таким выводам пришли японские исследователи.
В ходе работы над проектом ученые доказали, что пиво, как и более крепкие алкогольные напитки, способно защитить организм от радиоактивного излучения.
Эксперимент, проведенный японцами, показал, что пятисот миллилитров светлого пива в сутки достаточно, чтобы на 34% уменьшить число хромосомных повреждений, которые возникают после воздействия рентгеновских лучей или тяжелых частиц, например, ионов водорода.
По мнению исследователей, подобный эффект достигается благодаря сочетанию содержащихся в пенном напитке биологически активных соединений с алкоголем.
Ученые выяснили, что молекула спирта поглощает свободные радикалы, которые при облучении приводят к генетическим нарушениям. При этом, эксперты подчеркнули, что безалкогольное пиво не обладает такими свойствами.
Источник: MIGnews.com
Главная опастность - высокоэнергетичные ионы. Наиболее перспективный материал для защиты - полиэтилен. Как противометеоритная защита он тоже хорош. Есть довольно таки выдающиеся материалы на его основе. Вот например
Dyneema, the world's strongest fiber, is a superstrong polyethylene fiber that offers maximum strength combined with minimum weight and is up to 15 times stronger than quality steel and up to 40% stronger than aramid fibers such as Kevlar.
ЦитироватьУченые выяснили, что молекула спирта поглощает свободные радикалы, которые при облучении приводят к генетическим нарушениям. При этом, эксперты подчеркнули, что безалкогольное пиво не обладает такими свойствами.
Интересно, пивоваренные компании засылали ученым наличными или натурой. :D
Эта байка про перехват радикалов этиловым спиртом еще у нас на 5 курсе у радиационщиков и радио-химиков была очень популярна в общаге. :P :)
ЦитироватьНужно для начала чётко определиться, от чего конкретно защищаемся.
Если есть нейтроны, то нужен метровый слой парафина, керосина или воды. Зачем на орбите парафин, я не знаю, а остальное не пропадёт. Жидкий водород ещё лучше, но уж очень у него плотность маленькая. А уже потом, когда поглотим нейтроны в конструкции и защите, нужно бороться и с остальными видами излучения, и с наведённой гамма-активностью.
Если же нейтронов нет, то правильный ответ прост. Нужен кусковой свинец. Как ни странно, это будет самым лёгким вариантом защиты при заданном коэффициенте ослабления излучения. В принципе неплох и вольфрам, если нужна компактность, но его нет и он нетехнологичен. Всякая прочая нанотехнология приведёт не просто к удорожанию, а и к увеличению массы и габаритов защиты. Разве что действительно толстый хрусталь на окна. А в остальном - листы свинца хоть в обшивку кресла, хоть в трусы. Даже гибкую и лабиринтную защиту можно делать, используя обычную охотничью дробь. :)
И есть, конечно, нюансы по источникам излучения: свой (реактор), солнечный (есть выделенное направление) или всенаправленный. Конструкция защиты для этих трёх случаев будет отличаться.
P.S. На всякий случай - первый раз расчётом радиационной защиты довелось заниматься в 1981 году. :)
I expect to see all types of radiation in LEO. Here is a link to one paper http://www.physicamedica.com/VOLXVII_S1/78-BADHWAR.pdf . I have also read a paper about measurements done during Apollo missions. From those measurements they draw a conclusion that had the Apollo 16 or 17 been in space during the solar flare activity that occurred between those two missions crew would receive deadly dose of radiation. I think that hardest problem to solve is induced radiation and braking radiation. As for braking radiation you can add second layer of protection to dampen it to some extent but I think that induced radiation is much harder to solve. If I remember correctly aluminium is one of the first materials where induced radiation is shown and it is the basic spacecraft material. Lead and tungsten are mentioned as shielding materials here but I was suprised not so long ago when I found out that for some lightweight purpose radiation shields are made from depleted uranium. I don't think that anyone will use that material as the other side will rise with uproar shouting "they are building on orbit uranium enrichment facility" ;-) (I couldn't resist)
Chilik you are right about most likely way this problem will be attacked at this time as our space capabilities doesn't allow much more to be done. During the era of nuclear powered bombers they used partial reactor shields. Chilik idea of shielding some part of spacecraft resemble that. It can be assumed what are the regions of highest crew activity and from the used construction materials estimate stopping power for radiation in all spacecraft regions. Take Soyuz for example - we can assume that PAO give good amount of protection to back of the SA so except the crew chairs little shielding is needed from that side. Also for the BO we can assume that docking ring installation and support frame provides more protection from the front of the BO then the rest of the BO can do. So most likely step would be to shield those parts of SA and BO that provide less protection to even the penetration of radioactive flux on crew. That is not much but small step forward I think.
When I considered radiation issue I was thinking more about Sun radiation then background cosmic radiation as I assumed that closest source with almost permanent exposure is what makes most of the problem. In Solar flux we have protons, electrons, helium cores and even oxygen and iron particles(?). Protons have low half-life time if I remember well 12 minutes so during their travel from Sun good portion of them are converted to neutrons. Question is what is the amount of certain radiation types and what is the energy spectrum of those particles not are they present. After that it is up to medical experts and engineers to estimate the risk, tolerable level and possible achievable protection they can give to crews.
ЦитироватьГлавная опастность - высокоэнергетичные ионы. Наиболее перспективный материал для защиты - полиэтилен. Как противометеоритная защита он тоже хорош. Есть довольно таки выдающиеся материалы на его основе. Вот например
Dyneema, the world's strongest fiber, is a superstrong polyethylene fiber that offers maximum strength combined with minimum weight and is up to 15 times stronger than quality steel and up to 40% stronger than aramid fibers such as Kevlar.
When I considered plastic materials as radiation protection insulation I was considering polypropylene or polystyrene as they have higher density and hydrogen content which is important for neutron/proton flux shielding. Do you have some numbers for high-energy ions? Also I knew that on Earth army built inside tanks similar shield for nuclear blast initial protection. Any info on what they used there?
ЦитироватьНейтроны для космической техники, пожалуй, на последнем месте.
Возможно. Но если есть реактор на борту, то они будут и будет наведённая активность. А без реактора обсуждать тематику длительных пилотируемых полётов за магнитосферой как-то неинтересно.
ЦитироватьI have also read a paper about measurements done during Apollo missions. From those measurements they draw a conclusion that had the Apollo 16 or 17 been in space during the solar flare activity that occurred between those two missions crew would receive deadly dose of radiation.
IIRC they had some emergency procedure just for this case. Something like a special Apollo orientation with the fuel tanks acting as the radiation schield.
ЦитироватьIf I remember correctly aluminium is one of the first materials where induced radiation is shown and it is the basic spacecraft material. Lead and tungsten are mentioned as shielding materials here but I was suprised not so long ago when I found out that for some lightweight purpose radiation shields are made from depleted uranium.
If radiation will become an issue, the outer shell materials will be optimized for this. Now no such optimization is necessary. As for the depleted uranium, it's probably the best choice. Good for general mechanical workshop, best possible atomic number, extremely good density and almost no self-radiation (american military used depleted uranium in an anti-tank artillery shells during the Gulf war). And it's incredibly cheap, because millions tons of it were produced in the last half of a sentury and nobody needs it.
ЦитироватьDuring the era of nuclear powered bombers they used partial reactor shields. Chilik idea of shielding some part of spacecraft resemble that.
Please don't credit me for this. It is a general knowledge fom the radiation safety. Such sheilding type was always supposed for a nuclear-powered spacecraft.
ЦитироватьProtons have low half-life time if I remember well 12 minutes so during their travel from Sun good portion of them are converted to neutrons.
:) Just the opposite - protons are stable, neutrons are not. Hydrogen is stable, after all. And neutrons are more dangerous due to large absorbtion length and unpleasant induced radioactivity.
ЦитироватьЦитироватьНейтроны для космической техники, пожалуй, на последнем месте.
Возможно. Но если есть реактор на борту, то они будут и будет наведённая активность. А без реактора обсуждать тематику длительных пилотируемых полётов за магнитосферой как-то неинтересно.
Вроде реакторщики говорили, что и в случае реактора основная масса защиты нужна именно от гаммы.
ЦитироватьЦитироватьI have also read a paper about measurements done during Apollo missions. From those measurements they draw a conclusion that had the Apollo 16 or 17 been in space during the solar flare activity that occurred between those two missions crew would receive deadly dose of radiation.
IIRC they had some emergency procedure just for this case. Something like a special Apollo orientation with the fuel tanks acting as the radiation schield.
The idea of orienting Apollo capsule in such way is corresponding nicely to this topic.
ЦитироватьЦитироватьIf I remember correctly aluminium is one of the first materials where induced radiation is shown and it is the basic spacecraft material. Lead and tungsten are mentioned as shielding materials here but I was suprised not so long ago when I found out that for some lightweight purpose radiation shields are made from depleted uranium.
If radiation will become an issue, the outer shell materials will be optimized for this. Now no such optimization is necessary. As for the depleted uranium, it's probably the best choice. Good for general mechanical workshop, best possible atomic number, extremely good density and almost no self-radiation (american military used depleted uranium in an anti-tank artillery shells during the Gulf war). And it's incredibly cheap, because millions tons of it were produced in the last half of a sentury and nobody needs it.
Toxicity of uranium will prevent its use in space until they make space operations less dependent from Earth such as that they have ability to treat the sick cosmonaut. Good friend of mine have been examining those depleted uranium rounds dug out of soft ground they hit and I must say that no radiation is a myth. If you ask me USA is dispersing its nuclear waste through other means by using those rounds. As for ability of depleted uranium to shield from radiation I have no doubts. There is a small weight advantage that lead have over uranium and that might win overall.
ЦитироватьЦитироватьDuring the era of nuclear powered bombers they used partial reactor shields. Chilik idea of shielding some part of spacecraft resemble that.
Please don't credit me for this. It is a general knowledge fom the radiation safety. Such sheilding type was always supposed for a nuclear-powered spacecraft.
I just wanted to comment your post Chilik the way I have seen it. I see no harm in mentioning that you first mention that in this topic.
ЦитироватьЦитироватьProtons have low half-life time if I remember well 12 minutes so during their travel from Sun good portion of them are converted to neutrons.
:) Just the opposite - protons are stable, neutrons are not. Hydrogen is stable, after all. And neutrons are more dangerous due to large absorbtion length and unpleasant induced radioactivity.
Ouch man it was a long time since I looked at those figures and I started to forget some things and worse as seen here to switch their places. And I posted after two days of having no sleep (too much work can damage your health and I must find right time for this hobby) or I should remembered that if my post is correct then hydrogen maser based atomic clock would be impossible. At least I still remember half-life time rough range although I see that they now estimate that half-life time for neutrons is 10,3 minutes. I know that neutrons penetrate more then any other sort of radiation as they have no charge so that they can be slowed down by electrostatic forces within material, if they are absorbed then they often produce isotopes that are radioactive and decay leading to other types of radiation. Hydrogen-rich materials seems to slow down neutrons through elastic collision.
ЦитироватьI think that lead/barium glass based screen might be simpler (mature technology from CRT monitors) to make although that is heavier than nanotubes but you could pour molten glass between two metal plates and they should remain bonded after cooling. I like aerogel idea as it has also micrometeorite protection properties and much more important thermal insulation properties too but it has small radiation shielding compared to other solutions. Liquid metal based shield (something similar to Wood alloy maybe cerosafe) might be used and that one should have also fantastic heat transfer properties. My idea is to use layer of bentonite clay between capsule outer and inner wall and let the water inside that clay shield the crew from radiation. Bentonite also can be used as gel when it contains more water but then I guess spacecraft interior must be padded with rubber sacks filled with that gel.
I once considered would it be possible to add 2-3 cm high density plastics inside spacecraft to reduce radiation (good for blocking neutron and beta radiation). When the numbers for BO of Soyuz turn out to be more then 1 t of material I gave up. This lead based idea will suffer from same problem.
Is there some work on the amount of induced radiation on spacecraft materials after prolonged exposure to space radiation?
I can see it - life inside solar batteries... :wink:
ЦитироватьЦитироватьI think that lead/barium glass based screen might be simpler (mature technology from CRT monitors) to make although that is heavier than nanotubes but you could pour molten glass between two metal plates and they should remain bonded after cooling.
...
My idea is to use layer of bentonite clay between capsule outer and inner wall and let the water inside that clay shield the crew from radiation. Bentonite also can be used as gel when it contains more water but then I guess spacecraft interior must be padded with rubber sacks filled with that gel.
I once considered would it be possible to add 2-3 cm high density plastics inside spacecraft to reduce radiation (good for blocking neutron and beta radiation). When the numbers for BO of Soyuz turn out to be more then 1 t of material I gave up. This lead based idea will suffer from same problem.
Is there some work on the amount of induced radiation on spacecraft materials after prolonged exposure to space radiation?
I can see it - life inside solar batteries... :wink:
Ronatu I see the wink but I don't know are you just joking or are you saying that I like amateur reinvented the wheel. I don't know what solar panel in space use for protection :oops:. I have no idea of putting the cosmonauts inside the glass jar if that was the joke about :-) I said glass between two metal plates (outer and inner hull plates for example). I have (barely) seen the papers dealing with influence of space radiation on electronic components but up until you said this I have never think what covers silicon based (or any other) solar panel in space to protect it from radiation. There is a serious problem with that glass - it is at least 3,5 times heavier then plastic I considered and wrote about it in that post :roll:. Since everyone think that lead based shield is what is needed I assumed they have more information then I have about cosmic radiation types and intensity. I would like to have your opinion on other means of protection I mentioned as your comments are often very useful for an amateur like me.