科学家找到新“护盾” 前往火星需要它

中时新闻网 2025-02-18 16:33+-

  我们确实已进入太空时代,除了太空人定期前往地球轨道上的国际太空站以外,未来10几年,可能还有登陆月球,甚至登陆火星的壮举。然而,长期待在太空,需要解决辐射伤害的问题,因为太空充满了来自恒星的辐射,长期暴露不仅对人类的健康构成危险,也对设备和作业系统造成危害。现在,科学家终于找到一种廉价又有效的辐射护盾,就是“水凝胶”,它可以用3D列印,提供可变形的充满水的保护层。

  如果人类要完成漫长的火星往返旅程,就必须解决太空辐射过曝的问题。根据好奇号于 2012 年在火星之旅中进行的 RAD 实验,证明了这一困境的严重性。执行火星任务的太空人,大约8个月的航行时间,他将持续受到太空中的高能辐射轰击,有些来自太阳,有些来自遥远的宇宙。而这些辐射会伤害太空人的DNA,使细胞病变可能性增加。

  说起辐射屏蔽,我们通常会想起“铅板”、“钢筋水泥”,这是我们一般在做辐射防护的材料,但是如此沉重的材料,用在太空旅行显然不切实际。其实,水也是很好的辐射屏蔽物,因为水分子含有大量的氢原子,可以减缓辐射粒子的飞行速度。

  然而,水是流体,在无重力环境总是飘来飘去,在国际太空站上有时也会进行与水有关的表演,那都要特别小心,要是造成电力系统的故障就麻烦了。

  那么,如何保留水的防辐射效果,又能让其安定的附著在周边?比利时根特大学(Ghent University)化学与生物材料组 (PBM), 设计了一种高吸水聚合物 (SAP) 可以作为替代品,并且比循环水更有效。

  SAP是一种水凝胶,看起来就像果冻似的,可以吸收其重量一百倍的液体。这使得它成为一种理想的轻量、便携材料。想像一下,只要加水,尺寸就会扩大的『怪物玩具』。与传统的循环系统不同,水凝胶中的水不是自由流动的,因此不会发生泄漏。

  根特大学的凡戴尔(Lenny Van Daele)表示:“我们日常使用的许多物品中都含有水凝胶,因此这个专案的高明之处,就在我们使用的是已经很熟悉的技术。”

  水凝胶在消费品中很常见,包括软性隐形眼镜、生物材料和医用绷带凝胶。

  根特大学表示:“我们使用的超吸水聚合物,可以采用多种技术进行加工,而我们选择的方法是 3D 列印,能够简单的制作出任何我们想要的形状的水凝胶。包括太空衣的衬里。”

科学家找到新“护盾”   前往火星需要它

 科学家以3D列印制作各种水凝胶的造形,包括太空人与太空船,显示水凝胶材料的塑形潜力。(图/ESA)