1,500 个磁铁可以为宇航员形成一个无电源辐射屏蔽

主要要点 Sapienza 的 1,500 个磁铁面板可以在不使用电力的情况下偏转 20% 的低能太阳能质子。

GSI 的设计重 200 公斤，成本约为 35,000 美元，这对于无源空间屏蔽来说是一笔巨大的交易。

帕里西的团队计划在模型显示 20% 的防护效果后进行实验室测试，但高能粒子仍然可以通过。

在地球磁场之外，宇航员会受到源源不断的太阳粒子和银河宇宙射线的影响，这些射线会撞击人体和航天器。由 Valerio Parisi、Roberto Capuzzo Dolcetta、Fabrizio Frezza 和 Luca Lunati 领导的团队与罗马 Sapienza 大学和德国 GSI Helmholtz 合作，正在评估一种生硬的新对策：由大约 1,500 个钕磁铁组成的墙。该面板面积约为 0.37 平方米，重约 200 公斤，磁铁成本约为 35,000 美元，可以排斥约 20% 的太阳质子，无需电力、低温系统或移动部件。问题是高能粒子仍然可以穿透，而且这种设置甚至可能会增加伽马射线和二次中子的风险，在模拟和计划的实验室原型中还有很多需要证明的地方。

太空辐射的危险

关于深空的不那么迷人的事实之一是它对生物学的惩罚。当载人飞行器漂出地球磁茧时，宇航员面临着来自太阳的稳定的带电粒子喷射和更严酷的银河宇宙射线背景。传统的屏蔽可以有所帮助，但它往往意味着增加质量，而质量仍然是航天中最昂贵的项目。

美国宇航局及其承包商花了数十年的时间来平衡保护和有效载荷。铝、塑料、水和聚乙烯可以减弱一些影响，但较厚的墙壁很快就会变成更重的发射和更少的任务选择。其结果是令人沮丧的交易：更安全的宇航员通常需要更大的火箭、更多的燃料和更严格的工程利润。

磁屏蔽概念

罗马第一大学的一个研究小组提出了一个令人惊讶的字面想法：用永磁体建造一堵磁性“墙”，让物理学来完成这项工作。该概念的核心是将大约 1,500 个钕磁铁组装成一个紧凑的面板，该面板可以产生恒定的磁场，而无需从航天器汲取电力。

在同行评审期刊《航空航天》中描述的模型中，该团队表示，该面板可以偏转约 20% 的低能太阳质子。这里的重点是实用性。没有电。无低温冷却。没有活动部件。对于每瓦特都经过预算的航天器来说，这样的无源系统很难不被注意到。

设计、投资、实用

拟议的小组规模并不小。该阵列覆盖约 0.37 平方米，研究人员估计其重量约为 200 公斤，由直径略多于 1 英寸的立方体磁铁制成。尽管如此，它还是模块化的，更像是一个坚固的网格，而不是一个精致的仪器，如果你想要能够承受发射振动和长期任务的硬件，这一点很重要。

成本也是另一个令人惊讶的问题：仅磁铁的成本估计就在 35,000 美元左右。这不是任务预算，但对于一个子系统来说却是真金白银，至少在今天，它的作用更像是一个过滤器而不是一个完整的屏蔽。研究人员还注意到一种令人不安的可能性：撞击磁铁的传入粒子可能会产生二次辐射，包括伽马射线和中子，如果放置和材料错误，可能会增加面板后面的剂量。

挑战和未来的道路

该团队包括 Valerio Parisi 以及合作者 Roberto Capuzzo Dolcetta、Fabrizio Frezza 和 Luca Lunati，他们小心翼翼地将其视为可行性工作，而不是飞行就绪的硬件。更高能量的太阳质子可以穿透，而银河宇宙射线从多个方向到达，其能量远远超过小型磁屏障可以轻松处理的能量。

下一步是进行更多的模拟，并可能建立一个实验室原型来测量粒子轨迹、二次发射以及磁铁在持续轰击下是否会退化。最有可能的未来是混合防御：磁性面板与风暴避难所、太阳能监控和传统屏蔽相结合。有一天，一堵磁铁墙能否在清单上占据一席之地？虽然还为时过早，但数学终于得到了认真的审视。