Salah satu tantangan terbesar bekerja dan hidup di ruang angkasa adalah ancaman yang ditimbulkan oleh radiasi. Selain sinar matahari dan kosmik yang berbahaya bagi kesehatan astronot, ada juga radiasi pengion yang mengancam peralatan elektronik mereka. Ini mengharuskan semua pesawat ruang angkasa, satelit, dan stasiun ruang angkasa yang dikirim ke orbit dilindungi menggunakan bahan-bahan yang seringkali cukup berat dan / atau mahal.
Mencari untuk menciptakan alternatif, tim insinyur datang dengan teknik baru untuk memproduksi perisai radiasi yang ringan dan lebih hemat biaya daripada metode yang ada. Bahan rahasia, menurut penelitian yang baru-baru ini dipublikasikan, adalah logam oksida (alias karat). Metode baru ini dapat memiliki banyak aplikasi dan menyebabkan penurunan signifikan dalam biaya yang terkait dengan peluncuran ruang angkasa dan spaceflight.
Studi tim peneliti muncul online dan akan dimasukkan dalam edisi Juni 2020 jurnal ilmiah Fisika dan Kimia Radiasi. Studi ini dilakukan oleh Michael DeVanzo, seorang insinyur sistem senior di Lockheed Martin Space, dan Robert B.Hayes, seorang profesor teknik nuklir di North Carolina State University.
Sederhananya, radiasi pengion menyimpan energi pada atom dan molekul yang berinteraksi, menyebabkan elektron menjadi hilang dan menghasilkan ion. Di Bumi, jenis radiasi ini tidak menjadi masalah, berkat medan magnet pelindung Bumi dan atmosfer yang padat. Namun di ruang angkasa, radiasi pengion sangat umum dan berasal dari tiga sumber - sinar kosmik galaksi (GCR), partikel suar matahari, dan sabuk radiasi bumi (alias Sabuk Van Allen).
Untuk melindungi dari jenis radiasi ini, agensi antariksa dan produsen ruang angkasa komersial biasanya akan membungkus elektronik sensitif dalam kotak logam. Sementara logam seperti timah atau uranium yang habis memberikan perlindungan paling banyak, perisai semacam ini akan menambah jumlah berat yang signifikan bagi pesawat ruang angkasa.
Karena itu mengapa kotak aluminium lebih disukai, karena mereka diyakini memberikan tradeoff terbaik antara berat perisai dan perlindungan yang diberikannya. Seperti dijelaskan Prof. Hayes, dia dan DeVanzo berusaha untuk menyelidiki bahan-bahan yang dapat memberikan perlindungan yang lebih baik dan mengurangi bobot keseluruhan pesawat ruang angkasa lebih lanjut:
“Pendekatan kami dapat digunakan untuk mempertahankan tingkat pelindung radiasi yang sama dan mengurangi berat hingga 30% atau lebih, atau Anda bisa mempertahankan bobot yang sama dan meningkatkan pelindung hingga 30% atau lebih - dibandingkan dengan teknik pelindung yang paling banyak digunakan. Apa pun itu, pendekatan kami mengurangi volume ruang yang digunakan dengan melindungi. "
Teknik yang ia dan DeVanzo kembangkan bergantung pada pencampuran logam teroksidasi bubuk (karat) menjadi polimer dan kemudian menggabungkannya ke dalam lapisan umum yang kemudian diterapkan pada elektronik. Dibandingkan dengan serbuk logam, oksida logam menawarkan lebih sedikit perisai, tetapi juga kurang toksik dan tidak menimbulkan masalah elektromagnetik yang sama yang dapat mengganggu elektronik pesawat ruang angkasa. Seperti yang dijelaskan DeVanzo:
“Perhitungan transpor radiasi menunjukkan bahwa pemasukan bubuk oksida logam memberikan perisai yang sebanding dengan perisai konvensional. Pada energi rendah, bubuk oksida logam mengurangi kedua radiasi gamma ke elektronik dengan faktor 300 dan kerusakan radiasi neutron sebesar 225%. "
"Pada saat yang sama, lapisannya kurang besar daripada kotak pelindung," tambah Hayes. “Dan dalam simulasi komputasi, kinerja terburuk dari lapisan oksida masih menyerap 30% lebih banyak radiasi daripada perisai konvensional dengan berat yang sama. Lebih dari itu, partikulat oksida jauh lebih murah daripada jumlah yang sama dari logam murni. ”
Selain mengurangi berat dan biaya elektronik berbasis ruang, metode baru ini berpotensi mengurangi kebutuhan untuk perisai konvensional pada misi luar angkasa. Ke depan, DeVanzo dan Hayes akan terus menyempurnakan dan menguji teknik perisai mereka untuk berbagai aplikasi dan mencari mitra industri untuk membantu mereka mengembangkan teknologi untuk penggunaan industri.
