看板sky
標 題[摘錄]塑膠太空船
發信站銘傳築夢別境 (Thu Sep 15 22:41:27 2005)
轉信站ptt!ctu-reader!Spring!news.nctu!news.ntu!news.mcu!mcubbs
我們都使用過垃圾袋,這些塑膠製品十分普遍,很難讓人聯想到它竟然也掌握著載
人上火星的關鍵。大部分的家用垃圾袋都是由聚乙烯這種聚合物所製成。雖然科學
家早就知道其同位素分子是阻隔危害人體太空輻射的絕佳防護罩,但困難處在於如
何將它由薄膜形狀定型成太空船。現在美國太空總署的科學家發明了一種以聚乙烯
為主,稱為RXF1的材料,這種材質比鋁更輕、更強韌。馬歇爾太空飛行中心(Mars
-hall Space Flight Center)太空輻射防護計畫(Space Radiation Shielding P
-roject)的科學家Nasser Barghouty說,這是一種首度結合了高級結構特性與高級
防護特性的新材料。搭乘塑膠太空船到火星?聽起來像痴人說夢,但可能這是最安
全的法子。
保護太空人不受太空輻射侵襲,是一項尚未解決的重要問題。一項載人的火星任務
來回需時30個月,還須離開地球磁場的保護範圍。部份科學家相信像鋁這樣的材質
可以提供如繞地軌道任務或月球任務之類短途航程充分的防護,但飛到火星就不行
了。相較之下,塑膠明顯是鋁的替代品,聚乙烯可以比鋁多阻絕50%的太陽閃焰,
15%的宇宙射線。
類似塑膠的材質有另一項優點,就是它們比鋁或鉛之類的物質,少產生很多「二次
輻射(secondary radiation)」。二次輻射來自防護罩本身,當太空輻射穿透防護
罩的原子時,就引起微量的核子反應。這些反應所產生的一些中子與其他的粒子像
陣雨般進入太空船。二次輻射對太空人健康的危害,甚至可能超過原始的太空輻射
。人們常以為重元素如鉛等金屬物質是最佳的輻射線防護罩,但它們產生的二次輻
射量遠大於如氫或碳一般較輕的元素。
聚乙烯是更好的防護罩的原因在此,它完全由氫與碳構成。雖然這些輕元素無法完
全隔絕太空輻射,但它們可以分裂入射的輻射粒子,大幅度降低危害的程度。這就
好比躲在柵欄後面打雪仗,雖然仍會有少量破碎的雪粒擊中你,但你不會感到如一
大團結實的雪塊迎面砸下的刺痛。聚乙烯就像是這鍊條狀的柵欄。Barghouty 說:
「事實上,任務成功或失敗的關鍵,就在於將入侵輻射分裂,同時避免產生很多的
二次輻射。這就是我們能夠使上力的地方。」
儘管塑膠有很好的防護能力,但顯然我們不會用一般的垃圾袋來建構太空船。因此
Barghouty和同事一直嘗試致力於如何利用聚乙烯在航太工程上。故而Raj Kaul發明
了RXF1(右上圖中便是Raj Kaul拿著一塊RXF1)。RXF1在拉張強度上比鋁強3倍,重
量卻輕了2.6倍,明顯高於航太要求的標準。Kaul曾在發展直昇機金屬護版的工作中
使用過類似的材料,他說:「因為RXF1是提供彈道防護用,所以它也能彈射開微小
的殞粒;也因為它是纖維性組織,所以可以彎曲覆蓋成模版,定型成特定的太空船
組件。」聚乙烯的確切製造細節因為正在申請專利權而保密。強韌度只是太空船外
殼必備的特性之一,抗熱能力與可燃程度也很重要。如果太空船在陽光輻射下融解
或是很容易著火,那船艙外殼再強韌也無濟於事。純的聚乙烯極易燃燒,因此RXF1
在抗高溫與抗燃性上還需再多做改良。
當然最終的問題還是RXF1能否安全無虞的載人到火星,關於這一點,目前沒有人有
確定的答案。太空總署輻射健康部門的主任Frank Cucinotta警告:「某些來自銀河
的宇宙輻射能量非常高,無法用限量的防護罩阻隔它;包括聚乙烯在內,所有的材
質都有這個問題。」Cucinotta和他的同事做了到火星致癌率的電腦模擬比較,結果
發現鋁製太空船和聚乙烯製太空船竟然沒有顯著的差別。這項結果與採用的理論模型
息息相關,模型在預估太空輻射對人體細胞的影響程度,同時在損傷狀況下生存的情
形。
雖然太空飛行已經數十年了,科學家至今仍然不能完全瞭解人體對宇宙輻射是如何反
應的。如果Cucinotta的模型正確,額外的聚乙烯防護罩就沒有太大實質上的益處。
Barghouty補充提到,因為有許多不確定因素,載人的火星任務還未排定行程;但就
像太空梭與太空站等飛行任務一樣有其侷限與不足之處,他相信RXF1理論上可以提供
為期30個月的火星任務充分的防護功能。
聚乙烯今天的歸宿在垃圾場,明天可能到另一個的星球,到一個人類想像不到的所在。
參考資料:
http://www.spacedaily.com/news/materials-05zm.html, 2005.08.26
* 轉載自臺北天文館
--
。○☆ ☆ 。○
。。○oo 希望每次的相遇 都是美麗的悸動 。。○o ☆
☆
--
o ╔╦╦╦╦╦╦╦╗o。心靈交流的橋樑 資訊傳遞的園地 建築夢想的別境 o○。
。╠銘傳╬築夢別境╣ 。 ≡telnet://bbs.mcu.edu.tw≡ o
○╚╩╩╩╩╩╩╩╝○o From:59-121-155-240.dynamic.hin。 ○ 。。