هیدروژل ماده‌ای است که بیشتر ما با آن آشنا هستیم، زیرا در لنزهای تماسی، پانسمان سوختگی و ژل مو استفاده می‌شود. اما در آینده، ممکن است این ماده برای محافظت از فضانوردان در برابر خطر تشعشعات کیهانی مرگبار در سفرهای فضایی طولانی نیز استفاده شود.
یکی از خطرات اصلی سفر فضایی، قرار گرفتن طولانی مدت در معرض تشعشعات است. در خارج از جو زمین، یک فضانورد در ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) در طول یک ماموریت شش ماهه، حدود ۷۲ میلی‌سیورت (mSv) تشعشعات کیهانی دریافت می‌کند که معادل چندین سال قرار گرفتن در معرض آن در زمین است.
| چه چیزی از فضانوردان در برابر تشعشعات مضر در سطح مریخ محافظت خواهد کرد؟ |
این وضعیت در یکی از ماموریت‌های برنامه‌ریزی شده به مریخ، زمانی‌که فضاپیمای بین سیاره‌ای فراتر از میدان مغناطیسی محافظ زمین می‌رود، بدتر است. اگر چنین سفری سه سال طول بکشد، خدمه بیش از ۱۰۰۰ میلی‌سیورت دریافت خواهند کرد که تقریباً ۲۰۰ برابر میزان قرار گرفتن در معرض زمین است.
البته سرعت می‌تواند به کاهش این میزان قرار گرفتن در معرض کمک کند، اما حفاظت اصلی نوعی سپر است که می‌تواند تشعشعات را قبل از اینکه آسیبی وارد کند، جذب کند. به‌طور خاص، آب به دلیل چگالی و فراوانی اتم‌های هیدروژن، برای این کار بسیار مؤثر است. اگر داخل فضاپیما را با مخازن آب بپوشانیم، احتمالاً کار به خوبی پیش می‌رود!
مشکل این است که آب یک مایع بوده و وقتی گرانش وجود دارد کار با آن به اندازه کافی سخت است، اما در شرایط بی‌وزنی فضا، آب می‌تواند هر طور که می‌خواهد تکان بخورد و شکاف‌هایی در سپر حفاظتی ایجاد کند. بدتر از آن، آب می‌تواند نشت کند که می‌تواند باعث انواع مشکلات شود؛ از اتصال کوتاه مدارهای الکتریکی گرفته تا ایجاد تهدید جدید برای فضانوردان، یعنی غرق شدن در اعماق فضا!
بر اساس تحقیقات جدید دانشمندان گروه شیمی پلیمر و مواد زیستی (PBM) در دانشگاه خنت بلژیک، یک راه حل، به دام انداختن آب در داخل یک پلیمر فوق جاذب (SAP) پیشرفته است که آب را به طرز عجیبی جذب می‌کند. اگر این پلیمر را در معرض آب قرار دهیم، SAP وزن آن چندین صد برابر افزایش می‌یابد زیرا یک هیدروژل را تشکیل می‌دهد و اگر آن را با استفاده از چاپ سه‌بعدی شکل دهیم، آن زمان یک سپر محافظتی در برابر تشعشعات داریم.
به گفته آژانس فضایی اروپا (ESA)، چنین هیدروژلی نه‌تنها به عنوان یک سپر برای فضاپیماها عمل کرده که تکان نمی‌خورد یا نشت نمی‌کند، بلکه می‌تواند برای پوشاندن لباس‌های فضایی نیز استفاده شود. این امر به ویژه مهم است زیرا یک فضاپیمای محافظت‌شده به محض اینکه فضانورد از آن خارج شود، کارایی چندانی ندارد. لباس‌های محافظت‌شده به خدمه اجازه می‌دهد زمان بیشتری را در پیاده‌روی‌های فضایی یا EVAهای سیاره‌ای صرف کنند. حتی اگر لباس سوراخ شود، هیدروژل در جای خود باقی می‌ماند و به پوشنده زمان می‌دهد تا به امنیت برسد. حتی می‌توان آن را به گونه‌ای پیکربندی کرد که به عنوان یک درزگیر عمل کند – درست مانند آنچه در مخازن سوخت هواپیماهای نظامی استفاده می‌شود.
پیتر دوبروئل گفت:
جستجوی دائمی برای مواد محافظت در برابر تشعشعات سبک وزن وجود دارد. در فعالیت Discovery خود، با موفقیت نشان دادیم که هیدروژل‌ها در شرایط فضایی بی‌خطر هستند. در این پروژه پیگیری، ما از تکنیک‌های مختلفی برای شکل دادن مواد به یک ساختار سه بعدی و افزایش مقیاس فرآیند تولید استفاده می‌کنیم، به‌طوری که می‌توانیم یک قدم به صنعتی شدن نزدیک‌تر شویم.
منبع: Newatlas
