美(měi)國科學家研(yán)
發“金鐘罩” 欲抵御宇宙輻射

2005/10/31 20:03:00

　　1969年7月“阿波(bō)羅”號宇宙飛船將人類成功(gōng)地帶上月球，實現了人類自(zì)古(gǔ)以(yǐ)來就夢寐以求的登(dēng)月(yuè)美夢💻。但很多專家認為(wéi)，這是巨大(dà)的冒險，在“阿波羅”6次登月過程中，如果任何一次遇到(dào)
一個重大輻射事件，執行任務的(dí)宇航員(yuán)
都將遭遇滅頂之災。目前，美國航空航天(tiān)局的專(zhuān)家正在研發未來(lái)登月宇航員(yuán)抵御宇宙輻射的工具📜，以防(fáng)止太空悲劇(jù)的發生。

　　據美國(guó)空間科技網近日(rì)報道
，人類要在地球以(yǐ)外的星球(qiú)長期居住，宇宙輻射是一大致命威脅
。美(měi)國航(háng)空航天局贊助(zhù)的研(yán)究小組正在以月球為研究對(duì)象💆，研(yán)發未來(lái)登(dēng)月宇(yǔ)航員防範宇宙輻(fú)
射侵害的工具。這(zhè)個構(gòu)想對(duì)
人們來說並不陌(mò)生

，科幻電(diàn)影中常有類(lèi)似(sì)
的輻射防(fáng)護屏障，它通常被描(miáo)繪成一種半球形(xíng)的透明“玻璃罩”。然而在現實(shí)中，科學家們(mén)更傾向於使用“多(duō)層能量防護(hù)場”來抵御(yù)宇宙(zhòu)輻射。如果防護(hù)成功，這種輻射防護屏可保護宇航員(yuán)在脫離地球磁(cí)場的太空飛行期間(jiān)
，免受(shòu)長期的，可致命的(dí)
輻射危害。

　　宇宙輻射可增加宇(yǔ)
航員患癌(ái)的危險
。

　　“人(rén)類要在月球上居(jū)住(zhù)
和進(jìn)行長時間太空探索，需要解決的一個大問題就是太空(kōng)輻射。”美國航空航天局宇宙輻射健康組織專家弗蘭克·古森諾塔表示🙇，“目前航天界已清楚有多少種，多大劑量的(dí)
射綫🏲，正在月球的上空等著宇航員(yuán)🏨。但是現在尚不(bù)知道(dào)，當人體接觸到它們後(hòu)
，究竟會(huì)
引起多大的(dí)麻煩。”太(tài)深空(kōng)
中來往穿梭著大量來自於太陽風的高能質子流，來自於黑(hēi)洞新生期(qī)間產生的伽馬射綫暴(bào)以及各種恒星(xīng)爆炸中(zhōng)產生的宇宙射(shè)
綫。由於地球大氣層(céng)的屏蔽效(xiào)應
，到(dào)
達地(dì)麵的輻射劑(jì)量很(hěn)小，對生活在地球上的(dí)人基本(běn)沒有危害。而在月球上(shàng)
，由於失去了大氣(qì)層的(dí)
保護作用(yòng)
📡，宇航員(yuán)如(rú)果不(bù)具備有效的輻射防(fáng)護，可能受到致命傷害
。

　　美國(guó)航空航天局曾以致(zhì)癌程(chéng)度來衡量與評估輻射的危險度。一個無吸煙(yān)不(bù)良嗜好(hǎo)的40歲的健(jiàn)康美國人，他們最(zuì)終因癌症而死亡的幾率是20%
。如果(guǒ)
他旅行到了太空，這個危(wēi)險的幾(jī)率將上升。科學家們研究了在60多年前日本廣島(dǎo)原子彈爆炸中幸存下來的受過大劑量輻照人群患(huàn)上癌症的(dí)情況後，得出這樣的結論：在月球上執行(háng)一項達1000天時間的任務後，患癌的危險可能增加至(zhì)19%。這就意(yì)味著，才(cái)40來歲的宇航員回到(dào)地球後
，在以後的生活中將(jiāng)麵臨高達(dá)20% + 19% = 39%的患癌危(wēi)

險。這是令人難以接受(shòu)的。一些曾在太空穿行的宇航員曾(zēng)對這種宇宙射綫輻(fú)射(shè)有所(suǒ)體驗
：他(tā)們閉上眼睛時(shí)曾感受到宇宙射(shè)綫像火花一樣在他們的視網膜(mó)上(shàng)
閃耀。研(yán)

究表明，這些輻(fú)射對(duì)人眼有著極(jí)大(dà)
損害，由於輻射劑量(liáng)不是太(tài)大
，當時(shí)沒有體現出來，二十(shí)
多年後(hòu)
，有(yǒu)
幾位(wèi)宇(yǔ)航員因(yīn)為眼(yǎn)睛發生病變(biàn)而患上(shàng)了白內障(zhàng)。弗蘭(lán)克·古森(sēn)諾塔指出，登(dēng)上月球的“阿波羅”號宇航員在不(bù)具完備(bèi)的防護之下，仍能(néng)保持良好狀態，主要是運氣(qì)使然。在“阿波(bō)
羅”6次登月(yuè)
過程中，隻要任何一(yī)次遇到一個大的輻射事件
，執行任務的宇航員都(dū)會遭遇滅頂之災(zāi)
。所幸

，“阿波(bō)
羅”的成員(yuán)
最多隻在月球上停(tíng)留了幾天時間。

　　建立球形靜電輻(fú)射防護屏
，抵御高能粒子的襲擊。

　　在(zài)月球上，對宇航員來(lái)

說最大的威脅還是(shì)銀河係宇(yǔ)宙射(shè)綫（GCRs），它們是一些從遙遠的超新(xīn)星(xīng)爆(bào)
炸中(zhōng)產(chǎn)生(shēng)的(dí)粒子，被加速到了接(jiē)近光(guāng)速。這些(xiē)粒子中最危險的又數(shù)重離子核，如離子(zǐ)化的鐵原子核，它們(mén)的能量（百(bǎi)萬以(yǐ)上(shàng)電子(zǐ)伏特(tè)）比來自(zì)於太陽風的高速質子的能量（幾十到幾百電子伏(fú)特(tè)）可要高多了。

　　這樣的高能粒子(zǐ)像微小的加農炮(páo)彈珠
，輕(qīng)而易舉地穿透金屬外殼，鑽破人的皮膚(fū)
，打斷細胞中遺傳物質DNA的雙鏈，毀(huǐ)壞(huài)基因甚至殺死細胞🖺。現在(zài)
，該研究小組正在尋找安(ān)置那些不同(tóng)尺寸的球形大型電場發生器(qì)的方案，以建立一個(gè)靜電輻射防(fáng)護屏(píng)來抵御這種以銀河係宇宙射綫形式在宇宙中穿梭的高能粒(lì)子。

　　當前的設計是，采用帶有微弱(ruò)負電荷的(dí)球(qiú)體分布在防護屏外圍，以此過(guò)濾(lǜ)電子；而帶有強大正(zhèng)電荷的發生器(qì)聚集(jí)在中心地帶，則使高能質子偏離(lí)。這個靜電(diàn)輻射防護屏可通過製造相當於地球大氣一般的強力(lì)環(huán)繞磁場以抵御放(fàng)射(shè)粒子
🎴。

　　但是目前(qián)
的技術難題在(zài)於，安(ān)置一定數量的球體來建立一個綜合電場，其強度(dù)要足以消除輻射(shè)💃，卻又(yòu)要不(bù)至於剝離月(yuè)球基地(dì)
建築或周圍物質的(dí)電子。因此，需要(yào)一個40米高的高杆，必須保(bǎo)證(zhèng)
發生器(qì)處(chǔ)於安全的水平距離(lí)。此外🃮
，研究人員認(rèn)
為🃓，球形發生器還可與(yǔ)貼近地麵的平麵靜電防護屏結(jié)
合，防止發生器(qì)表麵吸附月球灰塵，妨礙(ài)工(gōng)作。對於這個防護(hù)屏所需的能量，研(yán)究人員目前沒有(yǒu)計(jì)算出(chū)所(suǒ)需能量值。根據科(kē)學(xué)家過去進行的研究，這個數字將大得驚人。美國航空航天局的物(wù)理學家(jiā)羅伯特·揚奎斯特指出：“真正的問題(tí)在(zài)於，這樣的防護屏需要怎樣的能量水平(píng)
。如果電流過大
，方案將不可行(háng)
。”

　　用“月球磚”建造防輻射的掩護所
。

　　為了讓這種靜電場(cháng)在月球(qiú)
上效力最佳化，研(yán)
究者還設想了(liǎo)
一個將輻射防護分層的(dí)辦法，選擇月球(qiú)上的(dí)物質，作為(wéi)次(cì)級防(fáng)護屏
。“因為重量的考慮，我們不能把大多數材料(liào)
作為長期(qī)的掩(yǎn)蔽所。所以我們正在做一件事———以當地發現的元素做(zuò)輻(fú)射屏蔽材(cái)
料👅。”美國航空航天局(jú)蘭勒研究(jiū)中心專家梯彪特認(rèn)為(wéi)一個(gè)可能的解決辦(bàn)法(fǎ)是“月球磚”。

　　梯彪特解釋說：“宇航(háng)員可以(yǐ)用月球本土適用的材料生產防輻射磚
，並用它們建(jiàn)造掩(yǎn)護(hù)所。比(bǐ)如說，它們可以用覆蓋月(yuè)球表麵的沙一(yī)樣的‘風化(huà)層’和就地加工的水與二氧化碳的聚合(hé)物混合起來，這兩種(zhǒng)東(dōng)西在(zài)月球上(shàng)都很豐富。用微波將這種混合(hé)物調匀，做成看(kàn)起來像塑料的磚(zhuān)塊，它比優質輻射屏蔽還要(yào)好一倍(bèi)。”研(yán)
發小組認為🐈，此法非常實用，屆時宇航員可用很少的(dí)能量和設備快速地製造這些磚塊(kuài)，然後(hòu)可用這些(xiē)磚塊輕(qīng)鬆地建(jiàn)造半圓形次級防護屏。

　　用新型聚乙烯建造防輻射內核。

　　此(cǐ)外🔆，研究(jiū)小組專家還希望建立一個防輻射的優(yōu)質內核，以提高防御能力
。現在科學家正對新型聚(jù)乙烯寄予厚望，聚乙烯的主要優點是輕質和(hé)富含氫
，能有效吸收宇(yǔ)宙輻射，比以(yǐ)前用於(yú)製造阿波羅太空船指令艙的金屬鋁還能多吸收20%的宇宙射綫🕠。

　　新型聚乙烯的製作(zuò)工(gōng)
藝與製作攻(gōng)擊直升機防彈裝甲板的工藝(yì)相類似。為了製作這樣的“鎧(kǎi)甲(jiǎ)”，由(yóu)200~300層互相疊放在一起(qǐ)的聚乙烯薄膜製成的“裝甲磚塊”要在氮氣(qì)中經(jīng)受熱衝壓，熱衝壓時溫度(dù)約為80℃，壓力為7千克/平方(fāng)厘(lí)
米。

　　馬歇爾太空飛行器研究中心目前製造的一種超(chāo)
強聚乙烯(xī)材(cái)料(liào)比鋁還要硬十倍(bèi)，並且(qiě)
也(yě)
要輕許多。專家們認為，超強聚(jù)乙烯材料是用於建造防護層內核的(dí)最好材(cái)料，但是它的造價非常昂貴
，目前研究者正致力於降低其(qí)
成本。

　　與此(cǐ)同時，還有一些其它方案旨在運用磁場，等離子體，電子流等方法來開發防護屏
。參與研究的肯尼(ní)迪宇航中心科(kē)學家約(yuē)翰(hàn)·萊恩說(shuō)：“不管(guǎn)這些方案是否為靜電防護屏，這都(dū)是我們必須關注的研究領域。如果這種(zhǒng)
方(fāng)法不好(hǎo)，那至少我們可以弄清(qīng)楚(chǔ)為什麼不好。約翰·萊恩和他的同事們認(rèn)定(dìng)，從現有的(dí)相(xiāng)關技術條件及其發展前景看
，屏蔽宇宙(zhòu)射綫已不是一(yī)個(gè)不可能(néng)的任務(wù)
，關鍵在於通(tōng)過可靠的試(shì)驗作出最好的選(xuǎn)擇
，為人(rén)類未來的太空生活打造一道疏而不漏的安全(quán)防綫
。