So wie ich es verstehe; Die Abwesenheit von der Erde setzt Sie erheblichen Gesundheitsrisiken durch Strahlung aus. Auf der Erde wird der größte Teil dieses Risikos durch das Erdmagnetfeld abgelenkt . Ich habe keine Referenz gefunden, aber vermutlich könnte dieses Magnetfeld in einem Raumschiff mit ausreichender Energie dupliziert werden. Ich verstehe auch, dass eine gewisse Strahlungsabschirmung durch die Verwendung von Materialien (Blei ist ein bekanntes Beispiel) geschaffen werden kann .
Wenn Sie ein Raumschiff haben, das in Masse und Volumen mit der ISS vergleichbar ist (natürlich eine andere Struktur) , das sich mit einem konstanten Schub von 1 g im Sonnensystem bewegt (umdrehen und auf halbem Weg abbremsen) , was wäre die effizientere Nutzung von Energie? Bewegen Sie die zusätzliche Masse oder die Energie, die zur Erzeugung des Magnetfelds erforderlich ist?
Im Weltraum (innerhalb des Sonnensystems) erhalten Sie hauptsächlich zwei Arten von "Strahlung", die gesundheitliche Folgen haben:
Hauptquelle dafür ist natürlich die Sonne. Photonen, die elektrisch neutral sind, lachen total über Magnetfelder; Eine "magnetische Barriere" funktioniert nur für geladene Teilchen. Wir wissen, was UV trotz einer Atmosphäre mit der menschlichen Haut anrichten kann, also kann man sich vorstellen, dass im Weltraum eine zusätzliche Abschirmung benötigt wird.
Unter der Annahme, dass Sie Supraleiter haben , können Sie ein starkes Magnetfeld für unbegrenzte Zeit aufrechterhalten, wobei Energie nur dann verbraucht wird, wenn ein Teilchen tatsächlich abgelenkt wird. Die Form und Position dieses Feldes erfordert jedoch etwas Sorgfalt. Zum Beispiel ist das Erdmagnetfeld nicht sehr gut darin, die Erde vor Sonnenwind zu schützen; Stattdessen bewegt es sich einfach um den Aufprallpunkt herum: Hochenergetische Partikel konzentrieren sich auf Polarregionen und erzeugen wunderschöne Polarlichter . Auf dieser Seite wird auf eine Menge Forschung zum Thema optimale magnetische Abschirmung von Raumschiffen verwiesen .
Ein erschwerender Umstand von Strahlungen im Weltraum ist, dass sie nicht bei einem kontinuierlichen Fluss auftreten; Stattdessen kommt es in Ausbrüchen von beträchtlicher Intensität, wenn Sonneneruptionen auftreten. Eine gute Raumabschirmung wird die meiste Zeit völlig übertrieben sein, wird aber gelegentlich zu einer absoluten Notwendigkeit, um zu verhindern, dass die Besatzung, nun ja, getötet wird. Ein milderndes Merkmal ist jedoch, dass die Position der Quelle gut bekannt ist (die Sonne neigt dazu, gut sichtbar zu sein) und Fackeln einige Stunden vor dem Ansturm hochenergetischer Partikel "visuell" beobachtet werden können, was Zeit gibt, zusätzliche Schilde zu errichten.
Außerhalb des Sonnensystems ändern sich die Dinge ziemlich. Der Sonnenwind erzeugt tatsächlich eine Art "Blase" um die Sonne, genannt Heliosphäre , die ein bisschen wie ein magnetischer Schild gegen den Rest des Universums wirkt. An der Grenze zur Heliosphäre herrscht eine ziemlich verworrene Situation, über die viel theoretisiert, aber wenig bekannt ist; die Sonde Voyager 1 bewegt sich gerade hindurch . Darüber hinaus gibt es nicht viel zu befürchten über den Sonnenwind, aber viel mehr über andere hochenergetische Teilchen vieler Arten, die zusammen als kosmische Strahlung bekannt sind .
Wir wissen nicht wirklich, woher kosmische Strahlung kommt, aber die Quellen scheinen vielfältig zu sein. Für unsere gegenwärtige Diskussion bedeutet dies, dass kosmische Strahlung nicht aus einer einzigen vorhersagbaren Richtung kommt und zu scheinbar zufälligen Zeiten stattfindet, sodass Schilde jeglicher Art jederzeit aktiv sein müssen. Außerdem sind nicht alle diese Teilchen geladen, sodass magnetische Abschirmungen nicht ausreichen.
Beachten Sie, dass kosmische Strahlung auch innerhalb des Sonnensystems ein Problem darstellt, sogar in Erdnähe, aber das Verlassen der Heliosphäre verstärkt das Problem dramatisch.
Eine zusätzliche Gefahr wird in Arthur C. Clarkes „The Songs of Distant Earth“ wunderbar aufgedeckt . Wenn Sie sich außerhalb der Heliosphäre befinden, reisen Sie zu den Sternen – also müssen Sie schnell reisen , denn Sterne sind weit, weit entfernt. Dies impliziert, dass niederenergetische Teilchen oder größere Fragmente (z. B. Streuatome oder Moleküle aus Nebeln ) eine hohe Relativgeschwindigkeit haben und die wiederholten Einschläge dem Schiff und seinen Bewohnern schaden werden. Im Buch fügen sie vor dem Schiff eine große Eisschicht hinzu und müssen diese regelmäßig erneuern.
Als Materialien für greifbarere Schilde (die auch vor neutralen Partikeln schützen) ist kein Blei, sondern Wasser ein guter Kandidat . Wasser hat ein sehr gutes Verhältnis von Absorptionskraft pro Gewicht; Wasser hat auch andere Verwendungszwecke, die Blei nicht bietet, wie Baden, Pflanzen gießen, Fische züchten ( Tilapias bieten viel Protein, benötigen aber nur begrenzten Schwimmraum) und, komme was wolle, sogar trinken, sollte das an Bord sein Die Vorräte an anständigen Getränken gehen zur Neige.
Ein beliebtes Design ist ein Raumschiff als großer taumelnder Zylinder, der "künstliche Schwerkraft" erzeugt. Der "Boden" (die Zylinderoberfläche von innen) kann ein großes Becken sein, und Lebensräume würden dann schwimmen, wie Fischfarmen. Das Wasser erhält das innere Ökosystem und bietet gleichzeitig einen hervorragenden Strahlenschutz. Astronauten verdoppeln sich als Seeleute.
Andere mögliche Materialien sind verschiedene Polymere, Gold (das für Mondlandefähren bei Apollo-Missionen verwendet wird – wenn Sie zum Mond fliegen, tun Sie es mit Stil ) und sogar „biologische Abfälle“ von der Besatzung. Dieses ganze Strahlungsproblem ist immer noch eines der ungelösten Probleme für die Reise zum Mars, also ist das ein aktives Forschungsgebiet.
Ein weiterer Punkt, der bei Sonneneruptionen zu berücksichtigen ist, ist, dass es ein gutes Potenzial für eine deutlich reduzierte Abschirmung gibt, da die potenzielle Fähigkeit besteht, „sie kommen zu sehen“. Insbesondere könnte das Schiff eine Art Luftschutzbunker haben, aber in diesem Fall einen Schutzraum für Sonneneruptionen. Ein Unterabschnitt des Schiffes, der zumindest für die Bewohner groß genug ist, könnte viel stärker abgeschirmt werden als der Rest des Schiffes, wodurch die mit der Abschirmung verbundenen Kosten (Energieverbrauch und $ im Allgemeinen) reduziert werden.
Die Strahlengefährdung wird überschätzt.
Eine Mission der Konjunktionsklasse wird einem Astronauten 31,8 Rems auf dem Transit von kosmischer Strahlung (in beide Richtungen), 10,6 Rems von kosmischer Strahlung auf dem Mars (vorausgesetzt, Sie bleiben etwa ein Jahr dort) geben, Sonneneruptionen auf dem Transit verursachen 5,5 Rems (vorausgesetzt, Sie haben a Cosmic Ray Storm Shelter) und 4.1 Rem auf dem Mars (der Planetenkörper schirmt Strahlung von unten ab und die Atmosphäre hilft gegen Sonnenstrahlung).
Dies ist weniger als die lebenslange Strahlendosis eines Linienpiloten und niedriger als bei einigen Langzeitaufenthalten auf der Internationalen Raumstation. Es hat keine Chance, kurzfristig Schaden anzurichten, und gibt einem Mann eine Chance von 1,1%, dass er für den Rest seines Lebens an tödlichem Krebs erkrankt.
Sie könnten diese Strahlenbelastung ein wenig reduzieren, indem Sie Sandsäcke auf den Lebensraum auf dem Mars legen, um ein bisschen mehr abzuschirmen, aber die Zeit auf dem Mars ist wertvoll. Es gibt Besseres zu tun.
Kosmische Strahlung kann durch Masse abgeschirmt werden. Dies kann mehrere Fuß dicke Rümpfe aus etwas wie Eis erfordern. Ein zwei Fuß dicker Rumpf, der einen Lebensraum mit einem Durchmesser von nur 15 Fuß umfasst, würde einen sehr großen Teil seiner Gesamtmasse ausmachen. Die Wände müssen jedoch nicht dicker sein, wenn ein Lebensraum größer ist. Für einen Lebensraum mit einem Durchmesser von 100 Fuß sind 2 Fuß dicke Wände ein viel kleinerer Teil seiner Gesamtmasse. Die Verwendung von Masse zum Schutz sieht also bei kleinen Lebensräumen schrecklich aus, ist bei großen jedoch viel machbarer. Diese Mauern würden auch vor Meteoren schützen. Es wird also zwangsläufig einen Schub für größere Lebensräume geben, wenn wir in der Lage sind, sie zu bauen.
SF.
Thomas Pornin
lurscher
Anton X
Thomas Pornin
Antzi
Anton X
Magische Oktopus-Urne