Uno de los mayores desafíos de trabajar y vivir en el espacio es la amenaza que representa la radiación. Además de los rayos solares y cósmicos que son peligrosos para la salud de los astronautas, también hay radiaciones ionizantes que amenazan sus equipos electrónicos. Esto requiere que todas las naves espaciales, satélites y estaciones espaciales que se envían a la órbita estén protegidas con materiales que a menudo son bastante pesados y / o caros.
Buscando crear alternativas, un equipo de ingenieros ideó una nueva técnica para producir blindaje contra la radiación que es liviana y más rentable que los métodos existentes. El ingrediente secreto, según su investigación recientemente publicada, es los óxidos metálicos (también conocidos como óxido). Este nuevo método podría tener numerosas aplicaciones y conducir a una caída significativa en los costos asociados con los lanzamientos espaciales y los vuelos espaciales.
El estudio del equipo de investigación apareció en línea y se incluirá en la edición de junio de 2020 de la revista científica. Radiación Física y Química. El estudio fue realizado por Michael DeVanzo, ingeniero de sistemas senior en Lockheed Martin Space, y Robert B.Hayes, profesor asociado de ingeniería nuclear en la Universidad Estatal de Carolina del Norte.
En pocas palabras, la radiación ionizante deposita energía sobre los átomos y las moléculas con las que interactúa, causando la pérdida de electrones y la producción de iones. En la Tierra, este tipo de radiación no es un problema, gracias al campo magnético protector de la Tierra y a la atmósfera densa. Sin embargo, en el espacio, la radiación ionizante es muy común y proviene de tres fuentes: rayos cósmicos galácticos (GCR), partículas de llamarada solar y cinturones de radiación de la Tierra (también conocidos como cinturones Van Allen).
Para protegerse contra este tipo de radiación, las agencias espaciales y los fabricantes comerciales aeroespaciales suelen encerrar los dispositivos electrónicos sensibles en cajas de metal. Si bien los metales como el plomo o el uranio empobrecido proporcionan la mayor protección, este tipo de blindaje agregaría una cantidad significativa de peso a una nave espacial.
Por eso se prefieren las cajas de aluminio, ya que se cree que proporcionan la mejor compensación entre el peso de un escudo y la protección que proporcionará. Como explicó el profesor Hayes, él y DeVanzo buscaron investigar materiales que pudieran proporcionar una mejor protección y reducir aún más el peso total de la nave espacial:
“Nuestro enfoque puede usarse para mantener el mismo nivel de protección contra la radiación y reducir el peso en un 30% o más, o podría mantener el mismo peso y mejorar la protección en un 30% o más, en comparación con las técnicas de protección más utilizadas. De cualquier manera, nuestro enfoque reduce el volumen de espacio ocupado por el blindaje ”.
La técnica que él y DeVanzo desarrollaron se basa en mezclar metal oxidado en polvo (óxido) en un polímero y luego incorporarlo en un recubrimiento común que luego se aplica a la electrónica. En comparación con los polvos metálicos, los óxidos metálicos ofrecen menos protección, pero también son menos tóxicos y no presentan los mismos problemas electromagnéticos que podrían interferir con la electrónica de una nave espacial. Como explicó DeVanzo:
“Los cálculos del transporte de radiación muestran que la inclusión del polvo de óxido metálico proporciona un blindaje comparable a un blindaje convencional. A bajas energías, el polvo de óxido metálico reduce tanto la radiación gamma a la electrónica en un factor de 300 como el daño por radiación de neutrones en un 225% ".
"Al mismo tiempo, el recubrimiento es menos voluminoso que una caja de protección", agregó Hayes. “Y en las simulaciones computacionales, el peor rendimiento del recubrimiento de óxido aún absorbía un 30% más de radiación que un escudo convencional del mismo peso. Además de eso, las partículas de óxido son mucho menos costosas que la misma cantidad de metal puro ".
Además de reducir el peso y el costo de la electrónica basada en el espacio, este nuevo método podría reducir la necesidad de blindaje convencional en misiones espaciales. Mirando hacia el futuro, DeVanzo y Hayes continuarán afinando y probando su técnica de blindaje para diversas aplicaciones y están buscando socios de la industria para ayudarlos a desarrollar la tecnología para uso industrial.
