Ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) совместно с коллегами из Сахалинского государственного университета (СахГУ), Томского политехнического университета (ТПУ) и Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева КНЦ РАН создали инновационный композитный материал. Эта разработка призвана надежно защищать космонавтов и бортовую электронику от губительного воздействия космической радиации во время длительных экспедиций.
Преодолевая барьеры для дальнего космоса
Длительные межпланетные полеты сдерживают серьезные технологические трудности. Ключевой проблемой остается нейтрализация космического излучения и "солнечного ветра" – потоков высокоэнергетических частиц, угрожающих здоровью людей и функциональности аппаратуры.
Природа угрозы и пути защиты
«Космическая радиация, включающая высокоэнергетические частицы (протоны, ядра гелия) и фотонное излучение (гамма-кванты), ионизирует корпус корабля, порождая опасное вторичное излучение внутри, – пояснил академик РАН, профессор ДВФУ Иван Тананаев. – Для комплексной защиты от частиц эффективны "легкие" водородосодержащие материалы рассеяния, а от фотонного излучения – тяжелые металлы или композиты на их основе».
Эффективность и доступность – главные цели
Исследовательская группа сосредоточилась на создании не только высокоэффективного, но и экономически выгодного для массового применения решения. «NASA, к примеру, разрабатывает материал на базе дорогостоящих нанотрубок нитрида бора (BNNTs), цена которого достигает тысячи долларов за грамм, – отметил руководитель проекта, к.х.н. Олег Шичалин (ДВФУ, СахГУ). – Наша цель – создать композит со сравнимой или превосходящей защитой, но в 100-200 раз дешевле. Мы предлагаем перспективные керамо-металлические композиты LaB6-Al-Mg, спеченные по передовой технологии электроимпульсного плазменного спекания».
Уникальные свойства нового материала
Исследования подтвердили, что увеличение доли металлической фазы (алюминий-магний) до 90% обеспечивает композиту однородную структуру с равномерным распределением частиц гексаборида лантана (LaB6). Материал демонстрирует высокую плотность и стабильность, формируя двухфазную систему LaB6 и интерметаллида Mg2Al3 без побочных продуктов.
Выдающаяся защита и практичность
Ключевым достижением стала исключительная способность поглощать протоны. Оптимальные результаты по защите от тепловых нейтронов показал состав с 50% LaB6, продемонстрировавший максимальный коэффициент ослабления излучения. Минимальная толщина слоя половинного ослабления составила всего 2.02 мм, что позволяет тонкому слою материала эффективно экранировать опасное излучение. Важным практическим преимуществом является отличная обрабатываемость композита стандартными инструментами, открывающая путь к производству сложных деталей для космических аппаратов.
Шаг к межпланетным полетам
Эта работа ведется в рамках стратегических задач российской космической программы, ориентированной на обеспечение длительных пилотируемых миссий, включая освоение окололунного пространства. Создание доступных и высокоэффективных материалов радиационной защиты – фундаментальный шаг на пути к успешному будущему межпланетных экспедиций.
Ранее специалисты ДВФУ разработали методы получения сверхпрочных материалов из вулканических пород Приморья и Камчатки (аналогов лунного реголита) для строительства лунных баз и их защиты от радиации. Комбинация местных ресурсов, инновационных технологий спекания и радиационной защиты приближает эру создания надежных космических убежищ и освоения дальнего космоса.
Источник: scientificrussia.ru
