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外宇宙から降り注ぐ宇宙線や、太陽が放つ放射線は、人体に有害であり宇宙で生活する場合の大きな障害となっています。
この中でも、電離放射線は効果な電子機器へダメージを与えます。
こうした放射線を防ぐことは宇宙開発に置いて必須の課題です。しかし、現在用いられている放射線の遮断材料は、重く高価なものであるため、開発費の負担となっています。
そのため、宇宙開発のエンジニアたちは、既存の材料よりも軽量で費用対効果の高い放射線遮蔽材料の代替品を模索していました。
新たな研究は、そんな安価で軽量な放射線遮蔽を生成する新技術を考案したと報告しています。その決め手となるのが、金属酸化物(別名:錆）だと言うのです。
この技術は応用の幅が広く、宇宙開発に関するコストを大きく削減させる可能性があります。
この研究論文は、米国ロッキード・マーティン社の技術者Michael DeVanzo氏とノースカロライナ州立大学の准教授Robert B.Hayes氏の共著で、科学雑誌『Radiation Physics and Chemistry』の2020年6月号に掲載されています。
Ionizing radiation shielding properties of metal oxide impregnated conformal coatings
https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2020.108685
https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2020.108685
有害な宇宙の放射線
電離放射線は、原子や分子にエネルギーを与えてイオンを生成します。これによって電子機器がダメージを受けます。
こうした放射線は、銀河宇宙線や太陽フレア、地球のヴァン・アレン帯（地球磁場の捉えた放射線帯）が発生源で、磁場や大気に守られた地上に影響はありませんが、軌道上では問題となります。
この種の放射線から高価な電子機器を保護するために、宇宙機関や民間企業は金属製の箱を用います。これに最適な素材は、鉛や劣化ウランですが、宇宙開発ではその重量が非常に負担となります。
そのため、重量と遮蔽効果のバランスから、電離放射線の遮蔽材にはアルミニウムが好ましいと考えられています。
しかし、今回の研究では、従来のシールド技術と比較して、同じレベルの放射線遮蔽を維持しつつ、重量を30%以上削減する、または同じ重量で遮蔽効果を30%以上向上させることができると言います。
新しい放射線遮蔽材
新たな技術は、粉末状の酸化金属(錆)をポリマーに混合し、それを電子機器のコーティングとして利用するというものです。
通常の金属粉末と比較した場合、酸化金属粉末では遮蔽効果が低くなりますが、毒性が低く、電子機器と電磁干渉を引き起こす恐れがなくなります。
この金属酸化物粉末含有のコーティングは、従来のシールドボックスに匹敵する放射線遮蔽効果を提供することが確認されています。
低エネルギーならば、このコーティングはガンマ線による損傷をこれまでの300%、中性子線による損傷を225%減少させます。
しかも、コーティングならばこれまでのシールドボックスと異なりかさばりませんし、酸化物微粒子は非常に安価です。
これは宇宙用電子機器の重量とコストを削減するだけでなく、機器自体をコーティングすることで従来求めら得ていた宇宙ミッションでの放射線遮蔽の必要性を低減させる可能性もあります。
現在この技術は、様々な用途に向けて調整とテストを繰り返している最中で、研究者たちは技術開発を支援してくれる業界のパートナーを募集中とのこと。
単純な仕組みのようですが、そのおかげで安価で使いやすい技術が実現したとはすごいことですね。
reference: universetoday / written by KAIN
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