Ochrona przed promieniowaniem kosmicznym
Z uwagi na konieczność obniżenia kosztów w inżynierii kosmicznej, w satelitach coraz częściej wykorzystuje się komercyjne podzespoły elektroniczne. Cząstki jonizujące niszczą jednak układy nieprzystosowane do warunków panujących w przestrzeni kosmicznej, co może pozbawić satelitę wielu ważnych funkcji. Aby zapewnić urządzeniom elektronicznym ochronę przed promieniowaniem, można wykorzystać odpowiednie obudowy. Z uwagi na wysokie koszty wysłania satelity na orbitę, należy ograniczyć masę obudowy podzespołów elektronicznych do minimum. W tym kontekście, uczestnicy projektu "Radiation shielding of composite space enclosures" (SIDER) zaproponowali użycie lekkich materiałów kompozytowych. Jak dowiedziono w innych zastosowaniach kosmicznych, materiały kompozytowe pozwalają istotnie obniżyć masę, a ich właściwości fizyczne dają się w wysokim stopniu dostosowywać do konkretnych potrzeb. W projekcie SIDER badano dwie rożne metody wytwarzania materiałów kompozytowych. Pierwsza z nich wykorzystuje materiały nanoprzewodzące, a druga opiera się na wbudowaniu folii wolframowej (o wysokiej gęstości) w tworzywo sztuczne wzmacniane włóknami węglowymi (CFRP). Przy pomocy symulacji komputerowych zespół zaprojektował i zoptymalizował obudowę podzespołów elektronicznych stanowiącą element satelity. Rozważano dwie orbity — geosynchroniczną i niską orbitę okołoziemską. Ostatecznie masę udało się zmniejszyć o 18% w porównaniu z konwencjonalnymi panelami aluminiowymi. Ponadto osłona opracowana w ramach projektu SIDER jest nie tylko lżejsza, ale i bardziej wytrzymała na obciążenia podczas przyspieszenia i zapewnia skuteczną ochronę przed promieniowaniem. Modele teoretyczne przetestowano w badaniach promieniowania i symulacjach fizycznych oddziaływań między promieniowaniem kosmicznym a obudowami urządzeń elektronicznych. Dane doświadczalne były zgodne z wynikami symulacji i wskazywały na lepsze właściwości nowych kompozytów w porównaniu z aluminium. Kompozyty SIDER o wyższej skuteczności osłonowej powinny mieć ogromny wpływ na konkurencyjność europejskich producentów oraz europejski przemysł kosmiczny. Obniżenie obciążenia statku znacznie obniży koszty paliwa oraz koszty operacyjne, zwiększając możliwości eksploracji kosmosu. Przyczynią się one do powstania nowych rozwiązań w dziedzinie energii, zdrowia i branżach pokrewnych.
Słowa kluczowe
Promieniowanie kosmiczne, ochrona przed promieniowaniem, osłona, inżynieria kosmiczna, elektronika, satelity, cząstki jonizujące, osłony kosmiczne, materiały kompozytowe, aeronautyka, materiały nanoprzewodzące, włókno węglowe, aluminium, masa ładunku
