Pełna osłona misji załogowej na Marsa
Poziom promieniowania jonizującego może być w kosmosie 100-krotnie wyższy niż na Ziemi, jednak istnieje kilka skutecznych sposobów ograniczania napromieniowania. Najczęściej proponowane metody to zwiększanie odległości od źródła promieniowania i skracanie czasu ekspozycji, a także stosowanie odpowiednich osłon. W kontekście podróży kosmicznych odległość nie gra roli, ponieważ promieniowanie kosmiczne jest izotropowe (niezależne od kierunku). Z kolei plany eksploracji i kolonizacji oznaczają wydłużanie a nie skracanie czasu narażenia na promieniowanie. Najprostszym środkiem chroniącym przed promieniowaniem są osłony pasywne, ale obecnie dostępne materiały w stosunkowo niewielkim stopniu ograniczają wpływ wysokoenergetycznego promieniowania kosmicznego, przez co ich grubość byłaby zbyt duża dla zastosowań w przestrzeni kosmicznej. Naukowcy pracujący w ramach finansowanego ze środków UE projektu SR2S (Space radiation superconductive shield) eksperymentowali z nadprzewodnikami, aby stworzyć aktywną osłonę magnetyczną odchylającą promieniowanie kosmiczne, podobną do pola magnetycznego Ziemi. Oplot wykonany z nadprzewodnika przenoszący duży prąd elektryczny będzie generować pole magnetyczne 30000 razy silniejsze od pola magnetycznego Ziemi, otaczając nim statek kosmiczny. Pole magnetyczne będzie mieć średnicę około 10 m. Zapewnienie załogowym statkom kosmicznym takiej ochrony przed promieniowaniem jonizującym jest konieczne dla powodzenia misji eksploracji czerwonej planety i ewentualnego osadnictwa na jej powierzchni. Generowanie takiego pola magnetycznego mogłoby jednak wymagać znacznych ilości energii, a na pokładzie statku kosmicznego energia jest potrzebna również do innych celów. Naukowcy z projektu SR2S postanowili przyjrzeć się nadprzewodnikom, czyli materiałom, przez które prąd elektryczny przepływa bez oporu, gdyż pozwoliłyby one utrzymywać prąd w osłonie bez zasilania. Osłona magnetyczna ładowana energią słoneczną mogłaby utrzymywać ładunek przez wiele lat. Przestrzeń kosmiczna jest przy tym idealnym środowiskiem do zastosowania nadprzewodników, które wymagają bardzo niskich temperatur. Zespół SR2S zdecydował się na wykorzystanie dwuborku magnezu. Związek ten ma właściwości nadprzewodzące w temperaturze powyżej 10 K, czyli podobnej do tej panującej w głębokiej przestrzeni kosmicznej, co eliminuje konieczność skomplikowanej operacji chłodzenia ciekłym helem. Cewka nadprzewodząca nagrzewa się od strony naświetlanej promieniami Słońca, przez co traci swoje właściwości nadprzewodzące. W ramach projektu SR2S opracowano lekki kriosystem o niskim poborze energii, który zapewni chłodzenie cewki. Opracowana technologia znalazła wiele zastosowań na Ziemi. Zbudowano dwie cewki nadprzewodzące, które następnie poddano badaniom. Wyniki potwierdziły możliwość zastosowania takiego przewodu z bardzo lekkimi magnesami. Dodatkowo opracowano i zbudowano innowacyjną rurę pulsacyjną, która może być z powodzeniem stosowana w systemach kriogenicznych dla magnesów.
Słowa kluczowe
Misja załogowa, promieniowanie jonizujące, eksploracja przestrzeni kosmicznej, SR2S, pole magnetyczne, nadprzewodnik
