FLARE Suit är en enhet som används för att skydda astronauter från intensiv partikelstrålning när de reser ut ur magnetosfären på framtida Deep Space-uppdrag. Denna dräkt kan skydda mot solpartiklar som på grund av sin höga densitet kan orsaka akut strålningssjuka och leda till överdriven förstöring av inre organ (mag- tarmkanalen, nervsystemet, blodbildande benmärg) och i värsta fall till döden. Dessa symtom blir mycket starkare utanför jordens magnetosfär, vid månen eller på väg till Mars. För tillfället studeras FLARE-dräkten som ett komplement inombords till det befintliga skyddet från rymdfarkostens struktur, men även för rymdpromenader utanför rymdfarkoster och på andra planeter kan övervägas. FLARE består av en uppblåsbar dräkt som fylls med vatten när det behövs. Under uppskjutning är dräkten tom och lätt tack vare att den vid användning utnyttjar vattnet som redan finns ombord på människobärande rymdskepp. Den fylls på några minuter, och att använda sig av individuella skyddsdräkter är betydligt mer materialsnålt än att täcka farkosten med paneler. Dessutom ger vatten högt skydd per massa. Efter hydrogenerade bornanorör (HBNNT) och högdensitetspolyeten (HDPE) är vatten det tredje högsta skyddsmaterialet mot solstrålning. I framtiden kan vatten även komma att kompletteras med salt vilket kan hjälpa mot (neutronerna i) sekundära partiklar då salt har en hög neutronblockeringseffektivitet. Slutligen har FLARE en helt adaptiv flerskikts- och formändringsdesign som möjliggör anpassning i realtid, beroende på solstrålningens intensitet, antalet involverade astronauter, tidsramen och vattenförsörjningen. Den preliminära utformningen av FLARE-dräkten beskrivs och strålningssimuleringar utförs i en 1D-miljö inom Columbus-modulen, vilket visar en minskning av strålningsexponeringen med 50 procent, med 3,5 till 4 centimeter vatten, beroende på salthalten. Därefter byggs en 3D-miljö, som inte är testad än. För denna miljö har bedömningar av relevanta 3D-modeller gjorts, Columbus-modulen har konstruerats och designval anpassade för mänsklig morfologi har gjorts. Matlab-koder har skrivits också för att bygga och forma en 3D-dräkt ovanpå den mänskliga modellen, följt av olika strålskyddsstrategier. / The FLARE Suit is a device that aims to protect astronauts from intense solar radiation when travelling out of the magnetosphere on future Deep Space missions. This suit is an emergency solution against solar particles that, due to their high density, can cause acute radiation sickness and lead to excessive destruction of internal organs (gastro-intestinal system, nervous system, blood forming bone marrow) and eventually to death. These symptoms will be a lot stronger out of the Earth’s magnetosphere, towards the Moon or Mars. For now, the FLARE Suit is being studied in the intra-vehicular environment as a supplement to already existing shielding provided by the spacecraft’s structure, but extra vehicular activities in space and on other planets can be considered. It consists of a bladder-suit that is to be filled with water when needed, the water being already present on any human carrying spacecraft. The suit can be deployed within a few minutes, be very lightweight at launch due to the resource utilization of on-board water, and does not use a lot of material compared to a fully shielded module since it is fitted to the individual human body. Furthermore, water has been shown to provide a decent shielding per mass capability, the third most shielding efficient material after hydrogenated boron nanotubes (H-BNNT) and high-density polyethylene (HDPE). Water could eventually be complemented with salt that shows high neutron blocking efficiency and could help shield from neutrons (present in secondary particles). Finally, it has a fully adaptive multilayered and shape changing design which allows for real-time scenario adaptation depending on the intensity of the solar radiation, the number of astronauts involved, the time frame and the water supplies. Preliminary design of the FLARE suit is show cased and radiation simulations are being performed in a 1D environment within the Columbus module, highlighting a fifty percent reduction in radiation exposure with 3.5 to 4 centimeters of water, depending on the salt content. Afterwards, a 3D environment is being built, however not tested. For this, selection of a relevant 3D human model, construction of the Columbus module and design choices on human morphology have been made. Matlab codes also were written to build and shape the 3D suit on top of the human model, following diverse radiation shielding strategies.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-261181 |
| Date | January 2019 |
| Creators | Ruhlmann, Sébastien |
| Publisher | KTH, Rymdteknik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-SCI-GRU ; 2019:023 |
Page generated in 0.0017 seconds