Методы снижения радиационных нагрузок при длительных полетах

[sychbird]

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.

[kummel]

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.

[mihalchuk]

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.

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.

[Бродяга]

А вот использовать их нанопроизводные в составе композитов по двойному назначению уже интереснее.

У наноядра, разумеется, A[/size] и Z[/size] будут ГОРАЗДО БОЛЬШЕ?

[Туфи]

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?

[Chilik]

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.

[sychbird]

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.
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.  

[sychbird]

А 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

[sychbird]

Is 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.

[Бродяга]

Нанообъекты 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.

[sychbird]

Нанообъекты 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.

[Бродяга]

В 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:

[Бродяга]

Я балдею от синэнергетических эффектов.

Опасайтесь передоза.

[SAV]

Костный 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.  

[Chilik]

Ну 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.

[Chilik]

В 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 спли. 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.

[Fakir]

Нужно 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.

[Fakir]

Для 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.

[SAV]

Для 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

Пейте 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

[Agent]

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.