Könnten Permanentmagnete Astronauten vor Sonnenstürmen schützen?

Astronauten, die über die schützende Atmosphäre der Erde hinausreisen, werden mit einer unerbittlichen Flut schädlicher Strahlung konfrontiert, was die Abschirmung zu einer kritischen Herausforderung für zukünftige Weltraummissionen macht.

Solpartikel-Ereignisse (SPE), Ausbrüche von hochenergetischen Protonen, die während intensiver Sonneneruptionen emittiert werden, stellen ein direktes Risiko für Raumfahrer dar. Diese energetischen Partikel können in Raumfahrzeuge eindringen und menschliches Gewebe schädigen, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Strahlenkrankheiten, genetischen Mutationen und sogar dem Tod erhöht wird. Aktuelle Strategien beruhen stark auf einer passiven Abschirmung, die oft aus Wasser oder Polyethylen besteht, die einen gewissen Schutz bietet, aber dem Raumfahrzeug eine erhebliche Masse hinzufügt.

Supraleitende Magnete stellen eine weitere Alternative dar, die in der Lage ist, starke Magnetfelder zu erzeugen, die geladene Teilchen von einem Raumfahrzeug wegbiegen können. Diese Systeme erfordern jedoch eine kontinuierliche kryogene Kühlung und eine zuverlässige Stromversorgung, wodurch sie anfällig für Ausfälle sind. Wenn das Kühlsystem nicht funktioniert oder die Stromquelle unterbrochen wird, bricht der gesamte Abschirmungsmechanismus zusammen, wodurch die Besatzung ungefilterter Strahlung ausgesetzt ist. Im Gegensatz dazu bieten Permanentmagnete eine einfachere und widerstandsfähigere Option. Im Gegensatz zu Supraleitern benötigen sie keine externe Stromversorgung oder Kühlung.

Sie sind aus haltbaren Materialien wie Neodym-Eisen-Bor (NdFeB) hergestellt und können ihre magnetischen Eigenschaften unter normalen Bedingungen unbegrenzt beibehalten. Die Studie testete eine Reihe von 1.482 kleinen Permanentmagneten, die jeweils 3 x 3 x 3 Zentimeter messen und innerhalb eines 1-Quadratmeter-Bereichs angeordnet sind. Das Gesamtgewicht dieser Einrichtung betrug weniger als 300 Kilogramm, was deutlich leichter ist als herkömmliche Abschirmungsoptionen. 1 bis 10 MeV Energiebereich. Dies deutet darauf hin, dass die Magnete als eine Art High-Pass-Filter wirken und Protonen mit niedrigerer Energie umleiten, während Protonen mit höherer Energie durchkommen können.

Während dieses Ergebnis das Potenzial von Permanentmagneten bei der Minderung der Auswirkungen von Sonnenstürmen demonstriert, hebt es auch die wichtigsten Einschränkungen hervor. Das von der Anordnung erzeugte Magnetfeld ist richtungsweisend, was bedeutet, dass es einen minimalen Schutz vor galaktischen kosmischen Strahlen (GCRs) bietet, die aus allen Richtungen stammen und viel mehr Energie tragen. Darüber hinaus warnt die Studie davor, dass die Interaktion zwischen Protonen und den Magneten Sekundärstrahlung erzeugen könnte, einschließlich Neutronen und Gammastrahlen, die zusätzliche Risiken darstellen könnten. Dies unterstreicht die Komplexität der Gestaltung eines umfassenden Strahlenschildes, der nur Magnetfelder verwendet.

Die Forscher erkennen an, dass Permanentmagnete zwar vielversprechend sind, aber wahrscheinlich mit anderen Abschirmungstechniken kombiniert werden müssen, um einen vollständigen Schutz zu bieten. Da Raumfahrtagenturen längere Missionen zum Mond, zum Mars und darüber hinaus planen, wird die Suche nach einer wirksamen, nachhaltigen Strahlenschutzlösung fortgesetzt. Permanente Magnete stellen aufgrund ihrer Einfachheit und Zuverlässigkeit eine überzeugende Alternative dar, obwohl weitere Forschungen erforderlich sind, um ihre Leistung zu verbessern und die Sicherheit zu gewährleisten.