如何让宇航员避免宇宙辐射？美国大学生为NASA出谋划策：设计磁场屏蔽系统

前往火星的旅行将会使宇航员暴露在致命的宇宙辐射当中，但是一群大学生想出了一个计划来保护宇宙飞船免受辐射。(图片：©NASA/Viking 1)

一群本科生正在研制一种磁屏蔽装置，以保护星际宇航员免受地球和火星之间强烈的宇宙辐射的伤害。

来自爱荷华州德雷克大学的学生们在4月13日举行的美国物理学会4月会议上展示了他们的项目。他们的MISSFIT设计(Magneto-Ionization Spacecraft Shield for Interplanetary Travel，用于星际旅行的磁电离航天器屏蔽系统)使用了一个强大的磁屏蔽场，就像能够保护地球免受高能粒子伤害的地球磁层一样，该防御系统还包括“被动”屏蔽，以模拟电离层的作用(电离层地球的第二层防御)。

在美国国家航空航天局通过爱荷华州太空拨款联盟提供的一小笔资金的帮助下，有关被动屏蔽的实验已经在进行当中(被动屏蔽可以保护宇航员免受磁场屏蔽无法阻挡的高能伽马射线的伤害)。德雷克大学三年级学生、研究小组成员洛里恩·麦克纳尔蒂(Lorien MacEnulty)说，我们希望能够解决一个关键的安全问题：即长期太空旅行中的星际辐射问题。这个问题推迟了NASA最终的火星任务。

现在，学生们正在试验一些防辐射材料，这些材料的重量可能足够轻到可以安装在宇宙飞船上。

MacEnulty说：“我们将(这些织物)暴露在辐射下，然后我们计算有多少粒子穿过每一层织物。”

德雷克大学(Drake University)三年级学生道格·德雷克(Doug Drake)主要负责粒子轨迹的实验和编码模拟，他说，长期的数据收集和统计分析过程将有助于确定在航天器上覆盖哪种面料最有有效。

但面料并不是这个系统的全部。

MacEnulty说，学生们认为NASA最终的火星探测器应该和一个长圆柱体差不多，依靠自旋来产生人造重力。

她说：“在太空舱的末端，我们将有两个由核反应堆提供动力的超导磁体。”

这些磁铁不会转移伽马射线。但是它们会使带电的阿尔法粒子(宇宙射线的另一个组成部分，它可以撞击宇宙飞船并发射x射线)向宇宙飞船的两端移动，而宇宙飞船的两端会有两个气泡，里面充满了模拟地球电离层的电离气体混合物。

当阿尔法粒子穿过这种电离气体时，它们会失去能量，其过程类似于在地球南北两极附近的电离层中产生极光的过程。

学生们还不知道这些磁场的磁力需要有多大。但是研究小组认为，他们可以用宇宙飞船上的核反应堆来提供动力。

MacEnulty说，在未来一到两年内，该小组希望能够发表第一篇论文，并在未来推动更多的资金投入到他们的工作中。

她说：“这将会是一个历时很久的项目，我们只是本科生，而且我们只能靠自己(在德雷克大学教授、物理学家阿塔纳西奥斯·皮特里迪斯的监督下)。”