После прочтения этой статьи вы, возможно, никогда не сможете смотреть на пластиковые мешки для мусора как раньше.

Все мы используем пластиковые мешки для мусора, они столь обыденны, что мы едва ли сможем придумать им новое применение. Поэтому кто бы смог догадаться, что банальнейший мешок для мусора смог бы стать ключом к полету человека на Марс?

[показать]Большинство мешков для домашнего мусора делается из полимера, называемого полиэтиленом. Некоторые варианты этой молекулы оказались невероятно способными к отражению самых серьезных форм космической радиации. Ученым это было давно известно. Проблема заключалась в сооружении космического корабля из хрупкого материала.

Но теперь ученые NASA изобрели фантастически прочный материал на основе полиэтилена, называемый RXF1, который крепче и легче чем алюминий. «Новый материал впервые совмещает в себе великолепные структурные свойства с превосходными экранирующими свойствами», - говорит Нассер Баргути, ведущий ученый проекта “NASA Space Radiation Shielding Project” при Центре Космических Полетов Маршалл.

На Марс в пластиковом космическом корабле? Как безумно бы это ни звучало, но это может оказаться самым безопасным выбором.

Меньше - может означать больше.

Защита астронавтов от космической радиации – самая главная нерешенная проблема. Возьмем высадку космонавтов на Марсе: путешествие в обе стороны может длиться до 30 месяцев и потребует выйти за пределы защитного магнитного поля Земли. Некоторые ученые считают, что такие материалы, как алюминий, которые обеспечивают необходимое экранирование на орбите Земли или для коротких экспедиций на Луну, будут непригодными для полетов на Марс.

Баргути полон скептицизма: «Полет на Марс в наши дни на алюминиевой ракете просто невозможен», - заявляет он с полной уверенностью.

[показать]Пластик же представляет собой реальную альтернативу: в сравнении с алюминием полиэтилен отражает на 50% лучше солнечные вспышки и на 15% - космические лучи.

Преимущество пластиковых материалов состоит в том, что они выделяют гораздо меньше «вторичной радиации», чем более тяжелые материалы, как алюминий или свинец. Вторичная радиация излучается самим экранирующим материалом. Частицы космической радиации, сталкиваясь с атомами экранирующего материала, запускают крохотные ядерные реакции, продуктом которых является «душ» из нейтронов и других ядерных частиц, которые проникают в корабль. Это похоже на попытку защитить себя от летящих мячей, выстроив перед собой стену из булавок. Вы увернетесь от мячей, но вас засыплет с головой булавками. «Вторичная радиация» может оказаться вредней для здоровья астронавта, чем обычная космическая радиация.

По иронии судьбы тяжелые элементы, такие, как свинец, которые кажутся людям лучшей защитой от радиации, производят больше «вторичной радиации», чем более легкие элементы, такие, как углерод или водород. Именно поэтому полиэтилен хорош для экранирования: он состоит сплошь из легких углеродных и водородных атомов, которые сводят вторичную радиацию к минимуму.

[показать]Легкие элементы не могут полностью заэкранировать всю радиацию. Но они могут дефрагментировать проникающие радиоактивные частицы, сильно снижая пагубный эффект. Представьте себе, как вы прячетесь за забором от арт-обстрела снежками: снежные брызги до вас долетят, но вы не почувствуете полноценного удара от попавшего в вас «снаряда». Полиэтилен как раз и является тем забором.

«Это то, что мы можем сделать. Раздробление – без создания сильной вторичной радиации - это как раз то, где сегодняшнее сражение выиграется или проиграется», - говорит Баргути.

Несмотря на силу экранирования, обыкновенные мешки для мусора явно непригодны для постройки космического корабля. Поэтому Баргути и его коллеги пытаются создать специальный «космический» полиэтилен.

Именно так ученый Проекта Экранирования Радж Каул, работающий вместе с Баргути, изобрел RFX1. Этот материал невероятно прочен и легок: он в три раза прочнее алюминия и в 2,6 раза легче. Это впечатляет даже для аэрокосмических достижений.

[показать] «Поскольку экранирование баллистично, оно так же отклоняет и микрометеориты», - говорит Каул, ранее работавший с подобными материалами для создания вертолетной брони. «А поскольку это ткань, она может быть обернута вокруг шаблона и преобразована в форму определенной детали космического корабля, к тому же обладающей всеми нужными экранирующими свойствами полиэтилена».

Но спецификации материла RXF1 – тайна, поскольку он защищен патентом.

Но прочность – это еще не все, чем должна обладать оболочка космического корабля, замечает Баргути. Огнеупорность и устойчивость к высоким температурам также важны. Как бы ни был прочен корабль, если он растает под прямыми солнечными лучами или мгновенно загорится, он неприемлем для полетов. Полиэтилен в чистом виде очень легко воспламеняем. Больше всего сил тратится на то, чтобы сделать RXF1 огнеупорным и устойчивым к температурам.

Сможет ли RFX1 доставить людей к Марсу? Сейчас еще никто этого не знает. Некоторые «галактические космические лучи настолько сильны, что никакой разумной толщины экранирующей брони недостаточно чтобы их остановить», - предупреждает Фрэнк Куцинотта, глава отдела по изучению радиации в NASA. «Все материалы, включая и полиэтилен обладают этим недостатком».

Куцинотта с коллегами создали компьютерный симулятор радиационных лучей (анализируя риск заболевания раком при полете на Марс), сравнивающий экранирующие свойства алюминия и полиэтилена. На удивление существенной разницы не обнаружилось. К тому же все зависит от биологической модели, на которую воздействует радиация. После десятилетий космических полетов ученые до сих пор не могут с полной уверенностью сказать, как человеческое тело реагирует на космические лучи. И если их нынешние предположения все же правильны, то дополнительные экранирующие свойства полиэтилена пригодятся.

Из-за множества неопределенностей, допустимая доза радиации для человека при полете на Марс так и не установлена. Но если предположить, что эта доза близка к дозе для астронавтов Шаттла и полетов на Космическую Станцию то, в соответствии с расчетами Баргути, гипотетически RXF1 мог бы обеспечить необходимую защиту в течении 30 месяцев масианской миссии.

Сегодня в мусор, завтра в космос? Полиэтилен не так-то прост!

Научный Сайт NASA

Перевод: puhovichok