Chỉ cần dành một ngày bên ngoài bầu khí quyển bảo vệ và từ trường của hành tinh chúng ta, bạn có thể bị phơi nhiễm với mức bức xạ tương đương với mức mà bạn phải trải qua trong cả một năm trở lại Trái Đất.
Đây là rủi ro mà các phi hành gia phải đối mặt, đặc biệt là trong những chuyến đi dài. Do đó, việc tìm ra các phương pháp chống lại phơi nhiễm bức xạ trong không gian từ lâu đã nằm trong tâm trí của các nhà nghiên cứu đang làm việc về công nghệ du hành không gian.
Nghiên cứu mới gợi ý một giải pháp mới: một vật liệu có tên là "hydrogel" — cùng công nghệ được sử dụng cho đồ chơi 'quái vật phát triển' — có thể bảo vệ các nhà du hành vũ trụ khỏi bức xạ có hại.
Một nhóm nghiên cứu từ Nhóm Hóa học Polymer và Vật liệu sinh học tại Đại học Ghent ở Bỉ đã thử nghiệm loại polyme siêu hấp thụ này như một lá chắn bức xạ thay thế.
"Polyme siêu hấp thụ mà chúng tôi đang sử dụng có thể được xử lý bằng nhiều kỹ thuật khác nhau, đây là một đặc tính hiếm và có lợi trong số các loại polyme", Manon Minsart, trợ lý tiến sĩ sau tiến sĩ tại Đại học Ghent, cho biết trong một tuyên bố. "Phương pháp chúng tôi lựa chọn là in 3D, cho phép chúng tôi tạo ra hydrogel ở hầu hết mọi hình dạng mà chúng tôi muốn".
Tất nhiên, hydrogel đã được sử dụng trong nhiều sản phẩm tiêu dùng. "Điểm tuyệt vời của dự án này là chúng tôi đang sử dụng một công nghệ nổi tiếng", nhà nghiên cứu Lenny Van Daele tại Ghent cho biết trong cùng tuyên bố. "Hydrogel được tìm thấy trong nhiều thứ chúng ta sử dụng hàng ngày, từ kính áp tròng đến tã lót và các sản phẩm vệ sinh."
Daele cho biết nhóm nghiên cứu đã dựa trên kinh nghiệm trước đây của họ với các ứng dụng hydrogel trong y tế, chẳng hạn như sử dụng chúng làm "vật liệu cấy ghép mềm để sửa chữa các mô và cơ quan bị tổn thương."
Mặc dù nước có thể tạo ra một lá chắn tốt cho bức xạ, nhưng theo các nhà nghiên cứu, SAP thậm chí có thể an toàn hơn và hiệu quả hơn. Thay vì sử dụng nước chảy tự do để bảo vệ bức xạ, hydrogel sẽ hấp thụ nước, tạo ra sự phân phối và bảo vệ đồng đều — và nếu lớp bảo vệ bị thủng, nước sẽ không rò rỉ ra ngoài, điều này rất quan trọng khi làm việc xung quanh các thiết bị điện tử nhạy cảm.
Ngoài việc bảo vệ các phi hành gia, Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) dự kiến sẽ sử dụng hydrogel trong không gian nhiều hơn nữa. "Vật liệu này cũng có khả năng được ứng dụng cho các sứ mệnh không người lái — trong các lá chắn bức xạ cho tàu vũ trụ hoặc làm bể chứa nước sau khi chúng tôi đã tối ưu hóa phương pháp thu hồi nước từ hydrogel", Malgorzata Holynska thuộc Ban Vật liệu, Môi trường và Kiểm soát ô nhiễm của ESA cho biết thêm trong tuyên bố.
Nghiên cứu mới này dựa trên công trình trước đó, trong đó hydrogel đã được thử nghiệm để đảm bảo rằng nó an toàn khi sử dụng trong điều kiện không gian. Trưởng nhóm dự án Peter Dubruel cho biết trong tuyên bố: "Chúng tôi đang liên tục tìm kiếm các vật liệu bảo vệ bức xạ nhẹ". "Chúng tôi đang áp dụng nhiều kỹ thuật khác nhau để định hình vật liệu thành cấu trúc 3D và mở rộng quy trình sản xuất, để chúng tôi có thể tiến gần hơn tới công nghiệp hóa."
Đây là rủi ro mà các phi hành gia phải đối mặt, đặc biệt là trong những chuyến đi dài. Do đó, việc tìm ra các phương pháp chống lại phơi nhiễm bức xạ trong không gian từ lâu đã nằm trong tâm trí của các nhà nghiên cứu đang làm việc về công nghệ du hành không gian.
Nghiên cứu mới gợi ý một giải pháp mới: một vật liệu có tên là "hydrogel" — cùng công nghệ được sử dụng cho đồ chơi 'quái vật phát triển' — có thể bảo vệ các nhà du hành vũ trụ khỏi bức xạ có hại.
Một nhóm nghiên cứu từ Nhóm Hóa học Polymer và Vật liệu sinh học tại Đại học Ghent ở Bỉ đã thử nghiệm loại polyme siêu hấp thụ này như một lá chắn bức xạ thay thế.
"Polyme siêu hấp thụ mà chúng tôi đang sử dụng có thể được xử lý bằng nhiều kỹ thuật khác nhau, đây là một đặc tính hiếm và có lợi trong số các loại polyme", Manon Minsart, trợ lý tiến sĩ sau tiến sĩ tại Đại học Ghent, cho biết trong một tuyên bố. "Phương pháp chúng tôi lựa chọn là in 3D, cho phép chúng tôi tạo ra hydrogel ở hầu hết mọi hình dạng mà chúng tôi muốn".
Tất nhiên, hydrogel đã được sử dụng trong nhiều sản phẩm tiêu dùng. "Điểm tuyệt vời của dự án này là chúng tôi đang sử dụng một công nghệ nổi tiếng", nhà nghiên cứu Lenny Van Daele tại Ghent cho biết trong cùng tuyên bố. "Hydrogel được tìm thấy trong nhiều thứ chúng ta sử dụng hàng ngày, từ kính áp tròng đến tã lót và các sản phẩm vệ sinh."
Daele cho biết nhóm nghiên cứu đã dựa trên kinh nghiệm trước đây của họ với các ứng dụng hydrogel trong y tế, chẳng hạn như sử dụng chúng làm "vật liệu cấy ghép mềm để sửa chữa các mô và cơ quan bị tổn thương."
Mặc dù nước có thể tạo ra một lá chắn tốt cho bức xạ, nhưng theo các nhà nghiên cứu, SAP thậm chí có thể an toàn hơn và hiệu quả hơn. Thay vì sử dụng nước chảy tự do để bảo vệ bức xạ, hydrogel sẽ hấp thụ nước, tạo ra sự phân phối và bảo vệ đồng đều — và nếu lớp bảo vệ bị thủng, nước sẽ không rò rỉ ra ngoài, điều này rất quan trọng khi làm việc xung quanh các thiết bị điện tử nhạy cảm.
Ngoài việc bảo vệ các phi hành gia, Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) dự kiến sẽ sử dụng hydrogel trong không gian nhiều hơn nữa. "Vật liệu này cũng có khả năng được ứng dụng cho các sứ mệnh không người lái — trong các lá chắn bức xạ cho tàu vũ trụ hoặc làm bể chứa nước sau khi chúng tôi đã tối ưu hóa phương pháp thu hồi nước từ hydrogel", Malgorzata Holynska thuộc Ban Vật liệu, Môi trường và Kiểm soát ô nhiễm của ESA cho biết thêm trong tuyên bố.
Nghiên cứu mới này dựa trên công trình trước đó, trong đó hydrogel đã được thử nghiệm để đảm bảo rằng nó an toàn khi sử dụng trong điều kiện không gian. Trưởng nhóm dự án Peter Dubruel cho biết trong tuyên bố: "Chúng tôi đang liên tục tìm kiếm các vật liệu bảo vệ bức xạ nhẹ". "Chúng tôi đang áp dụng nhiều kỹ thuật khác nhau để định hình vật liệu thành cấu trúc 3D và mở rộng quy trình sản xuất, để chúng tôi có thể tiến gần hơn tới công nghiệp hóa."
