Минимальный марсианский корабль с приемлемой биологической защитой

Zenitchik> Возможно, удастся отобрать людей, безопасно переносящих более суток сна. Тогда процесс может быть оптимизирован. У животных, впадающих в спячку, именно это и произошло.
Проспать сутки с усталости много кто может. Ну, может, около суток. У меня лично 20 часов как-то было, и ничего, жив.
Другое дело - это постоянно столько спать без физнагрузок.
И третье - вообще жить без физо. Оно ооочень вредно организму. Требует длительного восстановления изнурительной работой в спортзале, и то не полностью спасает. Напр, кальций с костей окончательно не восстанавливается.

Потому физнагрузки в полете обязательны.

Xan> делать это в пик солнечной активности.
Меньше вспышек, меньше выбросов, угу.

Xan> Получается, что оптимальная толщина стенок всего процентов на пять уменьшает радиацию по сравнению с нулевой толщиной.
А оптимальная - это сколько?
Может, у них иное понятие оптимума?
Бо звучит как минимум странно.

Xan>> Получается, что оптимальная толщина стенок всего процентов на пять уменьшает радиацию по сравнению с нулевой толщиной.
Bredonosec> А оптимальная - это сколько?

Ну там же два графика в статье.
При спокойном солнце (правый график) минимум дозы при 30 см воды = 11 алюминия.
Довольно отчётливый минимум на графике, процентов на 30 от голого.
А для неспокойного минимум еле заметный, процентов пять всего. При 20 см воды.
И в два раза меньше.

D.R.> А что за книжка, коллега? Не слышал чтобы "Энергия" что-то издавала по этому поводу...

"Пилотируемая экспедиция на Марс". Я в своё время с сайта Роскосмоса скачивал по отдельным главам в pdf. Если поискать, можно найти целую в djvu.

Naib> Речь идёт о минимально полноценной круговой защите.
Один шибко умный политобозреватель, некий руслан осташко, договорился в одном из своих репортажей до того, что сообщая об успехах электроники, заявил, что элпктронные линзы отечественного производства, применяемые в Вероятное будущее производства микроэлектроники: безмасочная многолучевая электронная литография от Mapper Lithography / Хабр это потенциально то самое «силовое поле», которое можно применить для защиты экипажа от космических излучений...

Zenitchik>> Возможно, удастся отобрать людей, безопасно переносящих более суток сна. Тогда процесс может быть оптимизирован. У животных, впадающих в спячку, именно это и произошло.
Bredonosec> Проспать сутки с усталости много кто может. Ну, может, около суток. У меня лично 20 часов как-то было, и ничего, жив.
Bredonosec> Другое дело - это постоянно столько спать без физнагрузок.

Ну я ж и говорю: разные люди по разному переносят такой режим.
Существует ген, который отвечает за уменьшение ненужных мускульных волокон. Если его отключить - получаются супермясные коровы и собаки-качки.
Наверняка эффективность процесса, управляемого этим геном, разная у разных людей. Можно отобрать таких, у которых мышцы рассасываются медленнее.

Xan> Ну там же два графика в статье.
открыл линку (каюсь, с телефона даже не заметил её, ща с компа)
... но там -


- это не "оптимальная толщина".
Это оптимальная поверхностная плотность тонкой оболочки сферы, имитирующей человека.

использовали компьютерное моделирование «человекозаменителя» — сферы диаметром 25 сантиметров с алюминиевой оболочкой и водой внутри. Такая простецкая модель давно используется в аналогичных исследованиях и прошла проверку практикой. Что самое главное, она одновременно позволяет оценить сразу несколько параметров радиационной защиты: эффективность экранирования оболочкой аппарата, эффективность «самоэкранирования» человека (насколько хорошо частицы разных энергий замедляются внешними тканями человеческого тела), а также энергетику и глубину проникновения оставшихся незадержанными частиц.

... В результате оказалось, что минимум ионизирующего излучения проникает на опасную глубину в человеческое тело при поверхностной плотности обшивки корабля около 30 граммов на сантиметр квадратный. Если экранирование наращивать дальше, возникает больше вторичной радиации (в основном нейтронный поток), что в итоге только повышает получаемую космонавтами или астронавтами дозу.

 

А про наращивание толщины - тишина.
Если, к примеру, что-нибудь с тонкой металлической (допустим, люминь) оболочкой для экранирования волновых (бета, гамма) снаружи, за ним - толстый слой шокола полиэтилена и бором (я правильно понимаю, что у водорода наибольшее сечение захвата, потому он выгоднее?), а внутри для экранирования медленных вторичных нейтронов - какой-нибудь тонкий слой свинца.

мм?

Zenitchik> Существует ген, который отвечает за уменьшение ненужных мускульных волокон. Если его отключить - получаются супермясные коровы и собаки-качки.
блин, я ж специально подчеркнул, что не в мясе дело..
Организм не приспособлен жить без нагрузки. Весь.
Полностью.
без нагрузки
- становится хрупкой сердечно-сосудистая. Инфаркты, инсульты, варрикозы, геморрои, бляшки, ожирение сердца, атрофия миокарда, ...
- кости лишаются кальция, рыхлеют, хрупчают
- сухожилия атрофируются
- перистальтика выключается, идут нарастания слоёв г**на по стенкам кишок, смена микрофлоры, смена кислотности, запоры, вздутия, грыжи/ущемления...
нарушается психика, поскольку гормональный фон организма регулируется и выбросами в кровь всяких дофаминов при мышечной активности. Да, можно колоть себе коку и геру для генерации взамен, но наркоманы в качестве работников - те еще заменители.
....

Bredonosec> - это не "оптимальная толщина".
Bredonosec> Это оптимальная поверхностная плотность тонкой оболочки сферы, имитирующей человека.

Не, это толщина стенок корабля, а вместо человека — имитация из шара с водой.
Как я понимаю, для простоты расчётов.
В общем, на графиках именно толщина стенок.

Bredonosec> А про наращивание толщины - тишина.

Ну из графиков видно, что в разумных пределах наращивать не имеет смысла.
Толщина атмосферы 1000 г/см2 — вот при такой толщине хорошо, мало проходит!
Но как толщина стенок = безумие!

Bredonosec> ... толстый слой шокола полиэтилена ... а внутри для экранирования медленных вторичных нейтронов - какой-нибудь тонкий слой свинца.
Bredonosec> мм?

Детектор космических нейтронов (именно вторичных, которые получаются в атмосфере) сделан из свинца. 8 тонн.
В него нейтроны влетают и выбивают в среднем десяток испарительных нейтронов.
Которые замедляются в полиэтилене.
И детектируются борными счётчиками.
Если счётчик из этой конструкции из свинца и полиэтилена вынуть просто в комнату, то счётчик начинает считать нейтронов раз в десять меньше.
Так что защищаться от космических лучей свинцом и полиэтиленом как-то не очень однозначно!!!

Не, конечно, свинец от других частиц защищает.
Но на графиках основной вред именно от вторичных нейтронов.

Naib>> Нет. Топливо нужно долгохранимое, то есть гептил. Посадить пилотов в бочку с гептилом - таких смелых инженегров нет.
Bredonosec> Плюс топливо - это расходник. В начале полета оно есть, по мере полета его нету. И хорошо еще если равномерно, а не одним пузырем где-то, оставляя экипаж незащищенным вовсе.

Не... Ну можно ещё добавить научного оборудования, которое будет работать во время перелёта - радиотелескопы, телескопы... Материаловедение на один раз прокатит. Только весь этот обвес начнёт мешать друг-дружке... и есть у меня подозрение, что эта дополнительная аппаратура для защиты людей от радиации будет нужна, а вот люди для её работы - нет.
Можно было бы обложить все обитаемые объемы детекторами AMS - наподобие того что сейчас работает на МКС. И тут вообще всё шоколадно - чем больше детекторов тем больше частиц в них попадёт. Как дополнительная защита от радиации эти здоровенные штуковины с магнитами наверное очень хороши. Печалит только то, что всё это придётся тащить до Марса и обратно - так-то им для сбора данных достаточно находиться на околоземной орбите.

Xan> а вместо человека — имитация из шара с водой.
да, неточно выразился

Xan> В общем, на графиках именно толщина стенок.
хм.. ну, пусть будет вариант толщины..

Bredonosec>> ... толстый слой шокола полиэтилена ... а внутри для экранирования медленных вторичных нейтронов - какой-нибудь тонкий слой свинца.
Bredonosec>> мм?
Xan> Детектор космических нейтронов (именно вторичных, которые получаются в атмосфере) сделан из свинца. 8 тонн.
Xan> В него нейтроны влетают и выбивают в среднем десяток испарительных нейтронов.
Xan> Которые замедляются в полиэтилене.
Так я как раз предложил полиэтилен снаружи свинца - чтоб сначала замедлялись, а потом уже замедленные легко останавливались свинцом.
Или после замедления испарительных полиэтиленом получившиеся ничем не останавливаются всё равно?

10 тонн на м² как в атмосфере понятно, что несуразная цифра, но на графике цифры на полтора порядка ниже останавливаются. И к тому же монолитные, без вариантов многослойки. А это, кмк, могло бы иметь значение.

Zenitchik> "Пилотируемая экспедиция на Марс". Я в своё время с сайта Роскосмоса скачивал по отдельным главам в pdf. Если поискать, можно найти целую в djvu.
Спасибо, буду искать.

Bredonosec> Я б больше заценил идею защиты жилого отсека зипами, приборами, едой, запасами рециркулярной воды, всякими нз, образцами, научными изучаемыми предметами и прочим хламом. Помимо несколько более тонкой полиэтиленовой оболочки и отчасти снаружи ее для дополнительного экранирования наиболее жестких частиц.
Тот же, не к ночи будь помянут, Зубрин предлагал в стенки жилого отсека отходы закачивать (фекалии в герметичных полиэтиленовых контейнерах). Якобы, в Штатах кто-то это даже считал, и якобы, сильно снижало проникающую радиацию. Впрочем, Зубрин - трепло, популяризатор, поэтому его предложения не всегда рациональны.

Zenitchik> Существует ген, который отвечает за уменьшение ненужных мускульных волокон.
Так-то оно так, но коллега Bredonosec правильно сказал - это комплексное воздействие. Чтобы как-то серьёзно снизить это за счёт генетических приспособлений, нужно очень комплексное вмешательство, фактически, создание трансгенов (или киборгов). Это правильный путь для дальних космических полётов, но отбором за пару поколений тут не добьёшься результата.

Bredonosec> толстый слой шокола полиэтилена и бором (я правильно понимаю, что у водорода наибольшее сечение захвата, потому он выгоднее?), а внутри для экранирования медленных вторичных нейтронов - какой-нибудь тонкий слой свинца.
Не взлетит, полагаю. Меня один человек (вроде даже зареганный где-то на этом форуме), когда я высказывал такую идею, называл дилетантом и вполне аргументированно доказывал что всяческие слойки из полиэтилена et cetera - не работают. Радиация штука суровая, реально спасает от неё только плотность материала и расстояние.

Bredonosec> Так я как раз предложил полиэтилен снаружи свинца - чтоб сначала замедлялись, а потом уже замедленные легко останавливались свинцом.

Свинец слабо поглощает нейтроны. И тепловые тоже.

Детектор = коробка 2*3 метра из 10 см полиэтилена.
В бОльшей степени, чтоб тепловые нейтроны из комнаты не добирались до счётчиков внутри.
Ну и как отражатель внутренних нейтронов обратно внутрь.
Потом свинец.
Ну и счётчики окружены ещё слоем полиэтилена, поскольку счётчики ловят тепловые.

Bredonosec> Или после замедления испарительных полиэтиленом получившиеся ничем не останавливаются всё равно?

Ну, в детекторе только полиэтилен поглощает тепловые нейтроны. Которые не поглотились счётчиками.

Но в космосе-то основной вред не от тепловых, а от весьма энергичных нейтронов.
Нейтроны выбивают атомы из молекул — они только на это тратят свою энергию. Потому что незаряженные.
А протоны, которым вначале достаётся столько же энергии, часть энергии тратят на ионизацию. А на выбивание атомов у них остаётся меньше. Поэтому они меньше вредят.

ЗЫ
Что-то я мутно излагаю, не проснулся, наверное!

Xan>> делать это в пик солнечной активности.
Bredonosec> Меньше вспышек, меньше выбросов, угу.

Как понимаю, из соображений того, что в пик солнечной активности меньше галактический фон (который настолько энергичный, что бороться с ним малореально).

Xan> Но в космосе-то основной вред не от тепловых, а от весьма энергичных нейтронов.
Xan> А протоны, которым вначале достаётся столько же энергии, часть энергии тратят на ионизацию. А на выбивание атомов у них остаётся меньше. Поэтому они меньше вредят.
аа, то есть, поэтому водород? Кстати, полиэтилен в результате радиационно не рассыпается?
Но всё-таки, если после относительно тонкой металлической стенки ставить толстую полиэтиленовую - это ведь должно сильно снижать поток. мм?
- Первичные энергетические тратят энергию на ионизацию полиэтилена. Вторичные не образуются (малообразуются), ибо нет нейтронов у водорода - почему не проверить испытанием такие стенки? Не спроста же полиэтиленовый подбой на танках в качестве радиозащиты ставят.

Xan> Что-то я мутно излагаю, не проснулся, наверное!
это нормально, понять можно )) плохо, что не о том, что спрашиваю

Bredonosec> Кстати, полиэтилен в результате радиационно не рассыпается?

Чтоб любой материал хоть немного повредить, надо очень нечеловеческие дозы.

Bredonosec> Но всё-таки, если после относительно тонкой металлической стенки ставить толстую полиэтиленовую - это ведь должно сильно снижать поток. мм?
Bredonosec> - Первичные энергетические тратят энергию на ионизацию полиэтилена. Вторичные не образуются (малообразуются), ибо нет нейтронов у водорода - почему не проверить испытанием такие стенки?

Не, там у первичных энергия такая, что ионизация их совершенно не затормозит. При разумной толщине.
А с водородом — ну столкнётся протон с протоном, как минимум, получатся два протона с немного меньшей энергией.
А скорее, появятся ещё "осколки" и количество вредности увеличится.

Здесь получается так: если бы были только очень энергичные, то любая преграда только увеличивала бы число частиц и вредность.
Если б только малоэнергичные, которые уже не размножаются, то защита уменьшала бы.
А для смеси "одно борется с другим и непонятно".
В статье, как я понимаю, взяли реальный спектр и просимулировали.
И вот два графика. Из которых ясно, что заморачиваться не стоит.

Bredonosec> Не спроста же полиэтиленовый подбой на танках в качестве радиозащиты ставят.

От нейтронной бомбы прилетают уже тепловые нейтроны. Или около того.
Их ловить на полиэтилен с бором можно.

Xan> Чтоб любой материал хоть немного повредить, надо очень нечеловеческие дозы.
понял, вычеркиваем

Xan> Не, там у первичных энергия такая, что ионизация их совершенно не затормозит. При разумной толщине.
Xan> А с водородом — ну столкнётся протон с протоном, как минимум, получатся два протона с немного меньшей энергией.
Xan> А скорее, появятся ещё "осколки" и количество вредности увеличится.
хм. осколки - имеется в виду от атомов углерода?
Бо осколки от протона - это надо какие-то очень нечеловеческие энергии на частицу иметь..
И я же специально про композитную говорю: снаружи металл, потом полиэтилен. Сначала самые высокие энергии разбивать на менее, потом тормозить полученные в полиэтилене. Без образования вторичных.
А там в статье - монолит металлический. Не тот случай же.

Xan> От нейтронной бомбы прилетают уже тепловые нейтроны. Или около того.
Xan> Их ловить на полиэтилен с бором можно.
а сколько надо тормозить "среднюю" космическую частицу до уровня тепловой?

Bredonosec> а сколько надо тормозить "среднюю" космическую частицу до уровня тепловой?

Давай я тебе ссыль на вику дам!
(Космические лучи — Википедия)
Там спектр нарисован.
Я, хоть и делаю электронику для ловли этих лучей, но тонкостей не знаю.
Могу сильно соврать!

Bredonosec> Бо осколки от протона - это надо какие-то очень нечеловеческие энергии на частицу иметь..

Ну там всякие энергии встречаются. Вон, аж 50 джоулей на частицу поймали.
А это — как уронить килограммовую гирю с высоты пять метров и прямо на голову! Очень вредная радиация!!!
Одна частица.

50 ГэВных летит штука в секунду на м2.
ГэВных вообще тысячи.
Даже на поверхности Земли, под атмосферой, через человека пролетает в секунду около 500 мюонов.
И несколько десятков нейтронов, энергичных.
Это "брызги", так сказать.

t.> Один шибко умный политобозреватель, некий руслан осташко, договорился в одном из своих репортажей до того, что сообщая об успехах электроники, заявил, что элпктронные линзы отечественного производства, применяемые в Вероятное будущее производства микроэлектроники: безмасочная многолучевая электронная литография от Mapper Lithography / Хабр это потенциально то самое «силовое поле», которое можно применить для защиты экипажа от космических излучений...


Ну, пусть попробует.

Bredonosec> Так рассеивать на тебя будет со всей площади экрана. Общая плотность излучения не упадет. И атмосферы промеж вами нет, чтоб рассчитывать на ослабление ею после экрана.
Bredonosec> Бессмысленно.

Вообще-то, ты должен получить в итоге некий аналог неполного солнечного затмения. То есть общая интенсивность будет меньше.

Naib> Ну, пусть попробует.
Ну вообще идея с отклонением частиц специальным оборудованием, при наличии питания бортовым реактором представляется интересной.

t.> Ну вообще идея с отклонением частиц специальным оборудованием, при наличии питания бортовым реактором представляется интересной.

Идея - да. Но вот потребные мощности - нет.

Naib> Идея - да. Но вот потребные мощности - нет.
Слишком много и сложно?

t.> Слишком много и сложно?

Скорее просто ОЧЕНЬ много. Напряжённость магнитного поля в таком объёме должна быть такой, что на Земле в таких условиях человек левитирует.

А технически - сверхпроводящие катушки, как в ЯМР-ах. ЕМНИП, они даже энергонезависимые, возбуждаются наведённым током при пуске прибора.