Wie viel Strahlungsabschirmung wäre für einen Lebensraum bei Merkur-Sonne L5 erforderlich?

Wie viel Strahlungsabschirmung wäre erforderlich, um die Insassen zu schützen, und wie müsste sie strukturiert sein, wenn ein zylindrisches Habitat im O'Neill-Stil "Island Three" auf der Umlaufbahn von Merkur und Sonne L5 liegt?

Das Zylinderdesign von Island Three O'Neill besteht aus zwei gegenläufig rotierenden Zylindern, deren Achsen zur Sonne zeigen, mit einem Sonnenschutz/einer Solarstromanlage am sonnenzugewandten Ende und Spiegeln, um Licht in die Lebensräume zu reflektieren. Für die jüngste MESSENGER-Mission schienen ein Sonnenschirm und ein Heizkörper ausreichend zu sein .

Ich habe keine Quelle dafür gefunden, wie viel Strahlung in der Merkurumlaufbahn zu erwarten ist, die sich in einem Umkreis von 46 Millionen Kilometern um die Sonne befindet.

In Orbital Space Settlement Radiation Shielding (Globus 2016) empfiehlt Globus eine Expositionsgrenze von 20 mSv/Jahr für die allgemeine Bevölkerung und 6,6 mGy/Jahr für schwangere Frauen.

Globus empfiehlt Wasser als das effektivste Abschirmmaterial, aber seine Berechnungen gelten für die LEO-Umgebung, wo die Strahlungsgürtel der Erde ein größeres Problem darstellen als GCR.

Abgesehen von den Kosten, unter der Annahme aller benötigten Materialien und der Technologie, um sie zu bauen, welche Strahlenabschirmung wäre erforderlich, um das Risiko lebenslanger Bewohner, insbesondere schwangerer Frauen, eines solchen Lebensraums zu begrenzen, und wie müsste die Abschirmung sein konfiguriert?

Ich konnte nicht mehr als einen Link im Hauptteil der Frage posten, aber hier ist eine kurze Beschreibung des Lebensraumdesigns von Island 3: nss.org/settlement/space/oneillzylinder.htm
Es ist eher eine EngineeringSE-Frage, imo und möglicherweise eine Listenfrage, sorry. Sie könnten daran denken, es dorthin zu verschieben, wenn Sie hier keine Antworten erhalten.
Ich wollte dieses Zeug ursprünglich als Antwort posten , aber es ist wirklich keine Antwort auf Ihre gestellte Frage. Aber es ist sicherlich etwas, worüber man nachdenken sollte!
Ich bin mir nicht sicher, warum Sie bei Mercury's L5 sein müssen. Wenn Sie einen stabilen Lagrange-Punkt wünschen, können Sie auch die Erde auswählen, ein besseres Gleichgewicht der Sonneneinstrahlung für das, was Menschen brauchen. Auch in dieser Nähe benötigen Sie viel mehr Abschirmung, aber wenn Sie der Sonne und / oder dem Merkur nahe sein wollen / müssen, können Sie auch eine der Sonne zugewandte polare Umlaufbahn des Merkur wählen, um das kleine Magnetfeld und den Zugang zu nutzen Ressourcen. Sie können auch alles zum Abschirmen verwenden, es braucht nur mehr von einigen Sachen als von anderen Sachen. Das Sonnensystem hat viel Wasser im Asteroidengürtel, das genutzt werden kann.
Warum würdest du das überhaupt versuchen?
Wieso den? Mit einer interessanten SF-Einstellung zu spielen! :D Die Beweggründe der Habitat-Architekten des Settings sind natürlich komplizierter. Ich sehe definitiv, dass entweder eine Mercurial-Umlaufbahn oder eine rein heliozentrische Umlaufbahn wahrscheinlich die bessere Wahl sind – danke an @uhoh für diese Einsicht –, aber wie auch immer, es wird immer noch viel Abschirmung erfordern.
@David, es gab immer einen reichen Austausch von Ideen, Realitäten, Zukünften und Träumen zwischen SF und Wissenschaft, und die Weltraumforschung war einer der fruchtbarsten Böden dafür. Solange wir im Auge behalten können, welches was ist, finde ich es fantastisch!

Antworten (1)

Sie müssen sich Sorgen um den Sonnenwind machen – die geladenen Teilchen, die von der Sonne emittiert werden und die vom Magnetfeld der Erde ziemlich effektiv abgeschirmt werden. Das Magnetfeld von Merkur ist sehr schwach (150x schwächer als das der Erde) und würde wahrscheinlich keine gute Arbeit leisten, um den Sonnenwind abzulenken. Details siehe hier . Es hat auch eine vernachlässigbare Atmosphäre (geringe Schwerkraft und starker Sonnenwind haben jeden Anschein von Atmosphäre, wie wir sie erkennen würden, entfernt).

Glücklicherweise werden geladene Teilchen recht effizient durch Wasser gestoppt. Aber Sie müssen sich auch um Neutronen (Nebenprodukte des Fusionsprozesses) und natürlich um die intensive Hitze und Gammastrahlung kümmern.

Es ist kein schlechter Anfang, sich die Strahlungsdosis anzusehen, die Astronauten auf der ISS erhalten – siehe zum Beispiel diese Zusammenfassung, die uns sagt, dass sie über einen Zeitraum von 6 Monaten 160 mSv Strahlung erhalten könnten. Wir müssen diese Zahl skalieren, weil Merkur näher ist ... mit einer Exzentrizität von 0,21 ist er manchmal "viel näher" an der Sonne als zu anderen Zeiten (von 4,6 E10 bis 7,0 E10 m, verglichen mit der Erde bei 1,5 E11 m). .

Wenn es der Sonne am nächsten ist, ist seine Umlaufbahn 3x näher und die Strahlungsintensität wäre 9x größer. Um wieder auf die Ebenen der ISS zu kommen, braucht man eine Abschirmung, die die Strahlendosis um etwa das 10-fache reduziert. Aber das ignoriert die Tatsache, dass die ISS "innerhalb des Erdmagnetfelds" operiert und daher immer noch etwas von der Abschirmung profitiert, die das bietet.

Viele Details sind in diesem Artikel zu finden - obwohl es speziell um die Probleme einer Marsmission geht, sind die Prinzipien dieselben; Es ist nur so, dass die Strahlungswerte auf Merkur viel größer sein werden, da der Umlaufradius etwa 1/4 des Marsradius beträgt ... Beachten Sie auch, dass dies bedeutet, dass Sie bei einer signifikanten Sonneneruption nicht viel Zeit haben verstecken...

Ein "viel Wasser" sollte für den größten Teil der Strahlung ausreichen.

Nur zur Verdeutlichung, ich betrachte Merkur-Sonne L5 (oder ist es besser, Sonne-Merkur L5 zu sagen?), die nachlaufende Umlaufbahn des Trojaners (es sei denn, ich habe das rückwärts und es ist führend). Ich vermute, dass es dort keinen Schutz vor dem Magnetfeld von Merkur gibt.
Danke für die Klarstellung. Sie haben Recht, am L5-Punkt gibt es keinen magnetischen Schutz vor Merkur. Der erste Absatz sprach von "auf Merkur" - wobei darauf hingewiesen wurde, dass die üblichen Schutzmechanismen auf der Erde (Atmosphäre, Magnetfeld) dort nicht viel für Sie tun. Am L5-Punkt befinden Sie sich in der gleichen Entfernung von der Sonne wie Merkur (IIRC - es ist ein gleichseitiges Dreieck der 3 Körper), sodass der Rest der Mathematik gilt.