В качестве защиты космических аппаратов от радиационного воздействия предлагается применение полимеров, содержащих частицы металлических оксидов, известных как ржавчина.
Обычно ржавчина не несет ничего, кроме негативных последствий, и с ней стараются справиться. Но в некоторых случаях она может оказывать положительное воздействие. Авторы новой статьи, опубликованной в журнале Radiation Physics and Chemistry, в качестве решения для защиты от радиации было предложено использование данного покрытия. Специалисты полагают, что применение металлических оксидов позволит уменьшить массу защиты космических аппаратов не менее чем на 30 процентов.
Без естественной защиты магнитосферы, отклоняющей заряженные частицы, космические аппараты испытывают воздействие интенсивного космического излучения, которое может привести к сбоям в работе электронных элементов. Для минимизации этого воздействия применяются различные методы защиты, в том числе экранирование, когда уязвимые компоненты помещаются под слой, например, алюминия.
Майкл Деванцо из Lockheed и Роберт Хейс из Университета Северной Каролины выявили инновационные способы поддержания необходимого уровня защиты для зондов, одновременно уменьшая их вес. В качестве решения для защиты чувствительной электроники они предлагают использовать конформное покрытие – помещать ее в плотно прилегающую полимерную оболочку, вместо того чтобы заключать весь аппарат в металлический корпус.
В настоящее время для защиты микросхем от пыли, влаги и других факторов по-прежнему используется такая оболочка, как, например, акриловая. Но можно расширить её функциональность, включив в полимер частицы металлических оксидов для обеспечения защиты от радиации. «При низких уровнях энергии порошок оксида снижает уровень гамма-излучения в 300 раз, а нейтронного — на 225 процентов», — говорит Роберт Хейс.
Согласно проведенному моделированию, наиболее эффективным материалом для обеспечения защиты окажется оксид гадолиния Gd2O3, который часто называют «ржавчиной» гадолиния. Как отмечает Хейс, разработанная технология позволяет либо уменьшить массу защиты на 30% и более при сохранении прежнего уровня защиты от радиации, либо сохранить исходную массу и увеличить защиту на 30% и более по сравнению с традиционными методами».