Nó hồi năm 2027 và NASA Tầm nhìn khám phá không gian đang tiến triển đúng tiến độ. Tuy nhiên, giữa chừng chuyến đi, một ngọn lửa mặt trời khổng lồ phun trào, phun ra bức xạ gây chết người trực tiếp vào tàu vũ trụ. Do nghiên cứu của cựu phi hành gia Jeffrey Hoffman và một nhóm đồng nghiệp MIT hồi năm 2004, chiếc xe này có hệ thống che chắn từ tính siêu dẫn tối tân, bảo vệ người cư ngụ khỏi mọi phát thải từ mặt trời.
Một nghiên cứu mới gần đây đã bắt đầu kiểm tra việc sử dụng công nghệ nam châm siêu dẫn để bảo vệ các phi hành gia khỏi bức xạ trong các chuyến bay vũ trụ trong thời gian dài, chẳng hạn như các chuyến bay liên hành tinh đến Sao Hỏa được đề xuất trong Tầm nhìn hiện tại của NASA.
Điều tra viên chính cho khái niệm này là cựu phi hành gia Tiến sĩ Jeffrey Hoffman, hiện là giáo sư tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT).
Khái niệm Hoffman sườn là một trong 12 đề xuất bắt đầu nhận được tài trợ vào tháng trước từ Viện khái niệm nâng cao (NIAC) của NASA. Mỗi người nhận được 75.000 đô la trong sáu tháng nghiên cứu để thực hiện các nghiên cứu ban đầu và xác định các thách thức trong việc phát triển nó. Các dự án vượt qua giai đoạn đó đủ điều kiện nhận thêm 400.000 đô la trong hai năm.
Khái niệm che chắn từ tính không phải là mới. Như Hoffman nói, Trái đất đã làm điều đó hàng tỷ năm!
Từ trường Trái đất làm lệch hướng các tia vũ trụ, và một biện pháp bảo vệ bổ sung đến từ bầu khí quyển của chúng ta, nó hấp thụ bất kỳ bức xạ vũ trụ nào đi qua từ trường. Sử dụng che chắn từ tính cho tàu vũ trụ đã được đề xuất lần đầu tiên vào cuối năm 1960 và đầu năm 70, nhưng không được theo đuổi tích cực khi kế hoạch cho các chuyến bay vũ trụ trong thời gian dài rơi xuống bên đường.
Tuy nhiên, công nghệ tạo ra nam châm siêu dẫn có thể tạo ra các trường mạnh để che chắn tàu vũ trụ khỏi bức xạ vũ trụ chỉ mới được phát triển gần đây. Các hệ thống nam châm siêu dẫn là mong muốn bởi vì chúng có thể tạo ra từ trường cực mạnh với ít hoặc không có đầu vào năng lượng điện, và với nhiệt độ thích hợp, chúng có thể duy trì từ trường ổn định trong thời gian dài. Tuy nhiên, một thách thức là phát triển một hệ thống có thể tạo ra một từ trường đủ lớn để bảo vệ một con tàu vũ trụ có kích cỡ như xe buýt. Một thách thức khác là giữ cho hệ thống ở nhiệt độ gần 0 tuyệt đối (0 Kelvin, -273 C, -460 F), mang lại cho vật liệu các đặc tính siêu dẫn. Những tiến bộ gần đây trong công nghệ và vật liệu siêu dẫn đã cung cấp các đặc tính siêu dẫn ở mức cao hơn 120 K (-153 C, -243 F).
William S. Higgins, nhà vật lý kỹ thuật làm việc về an toàn bức xạ tại Fermilab, máy gia tốc hạt gần Chicago, IL, cho biết, có hai loại bức xạ cần được xử lý. Đầu tiên là các proton bùng phát mặt trời, sẽ bùng phát sau sự kiện bùng phát mặt trời. Thứ hai là các tia vũ trụ thiên hà, mặc dù không gây chết người như các ngọn lửa mặt trời, chúng sẽ là một bức xạ nền liên tục mà phi hành đoàn sẽ tiếp xúc. Trong một tàu vũ trụ không được che chở, cả hai loại phóng xạ sẽ dẫn đến các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng hoặc tử vong cho phi hành đoàn.
Cách dễ nhất để tránh phóng xạ là hấp thụ nó, như đeo tạp dề chì khi bạn chụp X-quang tại nha sĩ. Vấn đề là loại che chắn này thường có thể rất nặng và khối lượng ở mức cao với các phương tiện không gian hiện tại của chúng ta vì chúng cần được phóng từ bề mặt Trái đất. Ngoài ra, theo Hoffman, nếu bạn chỉ sử dụng một chút che chắn, bạn thực sự có thể làm cho nó tồi tệ hơn, bởi vì các tia vũ trụ tương tác với che chắn và có thể tạo ra các hạt tích điện thứ cấp, làm tăng liều bức xạ tổng thể.
Hoffman thấy trước bằng cách sử dụng một hệ thống lai sử dụng cả từ trường và hấp thụ thụ động. Lôi đó, cách mà Trái đất làm, Trái Hoffman giải thích, và ở đó, không có lý do gì để chúng ta có thể làm điều đó trong không gian.
Một trong những kết luận quan trọng nhất cho giai đoạn thứ hai của nghiên cứu này sẽ là xác định xem liệu sử dụng công nghệ nam châm siêu dẫn có hiệu quả hàng loạt hay không. Tôi không nghi ngờ gì nữa, nếu chúng ta xây dựng nó đủ lớn và đủ mạnh, nó sẽ mang lại sự bảo vệ, ông Hoffman nói. Tuy nhiên, nếu khối lượng của hệ thống nam châm dẫn này lớn hơn khối lượng chỉ để sử dụng che chắn thụ động (hấp thụ), thì tại sao lại đi đến tất cả những rắc rối đó?
Nhưng đó là thách thức và lý do cho nghiên cứu này. Đây là nghiên cứu, leo Hoffman nói. Tôi không phải là người theo cách này hay cách khác; Tôi chỉ muốn tìm hiểu những gì mà cách tốt nhất.
Giả sử Hoffman và nhóm của ông có thể chứng minh rằng che chắn từ tính siêu dẫn có hiệu quả hàng loạt, bước tiếp theo sẽ là thực hiện kỹ thuật thực sự tạo ra một hệ thống đủ lớn (mặc dù nhẹ), ngoài việc tinh chỉnh duy trì nam châm ở siêu dẫn siêu lạnh. nhiệt độ trong không gian. Bước cuối cùng sẽ là tích hợp một hệ thống như vậy vào tàu vũ trụ trên sao Hỏa. Không có những nhiệm vụ này là tầm thường.
Các cuộc kiểm tra về việc duy trì cường độ từ trường và nhiệt độ gần như tuyệt đối của hệ thống này trong không gian đã xảy ra trong một thí nghiệm dự kiến sẽ được đưa lên Trạm vũ trụ quốc tế trong thời gian ba năm. Máy quang phổ từ tính Alpha (AMS) sẽ được gắn bên ngoài nhà ga và tìm kiếm các loại tia vũ trụ khác nhau. Nó sẽ sử dụng một nam châm siêu dẫn để đo động lượng của từng hạt và dấu hiệu của điện tích của nó. Peter Fisher, một giáo sư vật lý cũng từ MIT làm việc trên thí nghiệm AMS và đang hợp tác với Hoffman trong nghiên cứu về nam châm siêu dẫn. Một sinh viên tốt nghiệp và một nhà khoa học nghiên cứu cũng đang làm việc với Hoffman.
NIAC được thành lập vào năm 1998 để thu hút các khái niệm cách mạng từ người dân và các tổ chức bên ngoài cơ quan vũ trụ có thể thúc đẩy các sứ mệnh của NASA. Các khái niệm chiến thắng được lựa chọn bởi vì họ đã đẩy các giới hạn của khoa học và công nghệ đã biết, và thể hiện sự liên quan đến nhiệm vụ của NASA, theo NASA. Những khái niệm này dự kiến sẽ mất ít nhất một thập kỷ để phát triển.
Hoffman đã bay vào vũ trụ năm lần và trở thành phi hành gia đầu tiên đăng nhập hơn 1.000 giờ trên tàu con thoi. Trên chuyến bay vào vũ trụ thứ tư của mình, vào năm 1993, Hoffman đã tham gia vào nhiệm vụ phục vụ Kính viễn vọng Không gian Hubble đầu tiên, một nhiệm vụ đầy tham vọng và lịch sử đã khắc phục vấn đề quang sai hình cầu trong gương chính của kính viễn vọng. Hoffman rời chương trình phi hành gia vào năm 1997 để trở thành Đại diện châu Âu của NASA tại Đại sứ quán Hoa Kỳ tại Paris, và sau đó đến MIT vào năm 2001.
Hoffman biết rằng để thực hiện một nhiệm vụ không gian có thể, có rất nhiều sự phát triển ý tưởng và kỹ thuật cứng đi trước nó. Khi nói đến việc làm mọi thứ trong không gian, nếu bạn là một phi hành gia, bạn sẽ đi và làm điều đó bằng chính đôi tay của mình, ông Hoffman nói. Tuy nhiên, bạn không bay trong không gian mãi mãi và tôi vẫn muốn đóng góp.
Anh ta có thấy nghiên cứu hiện tại của mình quan trọng như sửa chữa Kính viễn vọng Không gian Hubble không?
Vâng, không phải trong ý nghĩa ngay lập tức, ông nói. Mặt khác, nếu chúng ta sắp có sự hiện diện của con người trên khắp hệ mặt trời, chúng ta cần có thể sống và làm việc ở những khu vực có môi trường hạt tích điện khá nghiêm trọng. Nếu chúng ta có thể, Keith tìm cách bảo vệ bản thân khỏi điều đó, thì đó sẽ là một yếu tố rất hạn chế cho tương lai của sự khám phá của con người.
