Специалисты Массачусетского технологического института в США создали уникальный композитный материал для защиты космических аппаратов от радиации. В его основе нанотрубки из нитрида бора, концентрация которых достигает рекордных 50% по массе. При этом разработка сохраняет необходимые для космической техники характеристики, в числе которых малый вес и высокая прочность.
Главный враг астронавтов в дальнем космосе не сама радиация, а то, что она делает с привычными материалами. Когда поток космических частиц бьет в алюминиевый корпус корабля, металл поглощает удар и порождает вторичные нейтроны, которые проникают в ткани значительно глубже и опаснее первичного излучения. Добавим к этому, что перелет к Марсу в среднем будет занимать около 7 месяцев в одну сторону. За это время космонавт получит дозу радиации, в несколько раз превышающую допустимый годовой норматив — 50 бэр в год и не более 100−400 бэр за всю карьеру, в зависимости от пола. Поэтому с нынешними материалами полет к Марсу очень опасен. Бор же обладает рекордно высоким сечением захвата нейтронов: он буквально «съедает» их.
До сих пор инженерам удавалось добиться лишь 10%-го содержания нанотрубок в защитных композитах. Пятикратное увеличение их доли усилило антирадиационные свойства. Теперь материалу не страшно никакое ионизирующее излучению в космосе. Для сравнения традиционные алюминиевые корпуса при взаимодействии с космической радиацией создают опасные для экипажа вторичные нейтроны. Последние опасны тем, что они легко проникают в ткани человека и могут повреждать клетки и ДНК, повышая риск развития рака у экипажа космического корабля. Сейчас образцы проходят испытания на МКС. Важным подготовительным этапом стал майский эксперимент 2025 года по созданию нанотрубок в условиях невесомости.
Радиационная защита — лишь одно из применений этого материала, и, пожалуй, не самое удивительное. Модуль упругости нанотрубок из нитрида бора достигает 1,33 ТПа, а теплопроводность — свыше 3000 Вт/(м·К), что сопоставимо с лучшими углеродными нанотрубками. При этом есть принципиальное преимущество: углеродные аналоги начинают окисляться уже при 400 , тогда как этот материал сохраняют структуру вплоть до 800 на открытом воздухе. Для космического аппарата, который при входе в атмосферу разогревается до тысяч градусов, это критично. Маты из нитрида бора уже рассматриваются как материал тепловых щитов при атмосферном торможении и посадке — то есть один и тот же материал может одновременно держать удар перед радиацией в открытом космосе и одновременно выносить жар при снижении.
Ранее мы писали о том, что пленка из нанотрубок эффективно защищает от космической радиации.
