جو و میدان مغناطیسی زمین ما را از اکثر تشعشعات کیهانی محافظت می‌کنند.
فراتر از این، فضا محیطی سخت برای انسان‌هاست. فضانوردان و سفینه‌ها به‌طور مداوم در معرض بمباران تشعشعات پرانرژی هستند که خطرات قابل توجهی برای سلامتی انسان و تجهیزات حساس به همراه دارد.
این امر نیازمند توسعه راه‌حل‌های حفاظت از تشعشع موثر است.
پژوهشگران دانشگاه گنت در بلژیک در حال کار بر روی توسعه هیدروژل‌های چاپ سه‌بعدی پیشرفته برای حفاظت از تشعشع هستند.
هیدروژل‌ها موادی هستند که می‌توانند مقادیر زیادی آب را جذب و نگهداری کنند.
لننی ون دال می‌گوید: "هیدروژل‌ها در بسیاری از چیزهایی که روزانه استفاده می‌کنیم، از لنزهای تماسی گرفته تا پوشک و محصولات بهداشتی یافت می‌شوند. گروه تحقیقاتی ما در زمینه کاربردهای پزشکی - استفاده از هیدروژل‌ها به عنوان یک ماده نرم قابل کاشت برای تعمیر بافت‌ها و اندام‌های آسیب‌دیده، تجربه دارد."
خواص نگهداری آب
آب برای حفاظت از تشعشع با توجه به دانسیته و محتوای هیدروژنی که باعث کند شدن تشعشع می‌شود، بسیار مناسب است. با این حال، استفاده از آب جاری برای حفاظت، چالش‌های خود را دارد.
استفاده از آب برای حفاظت از تشعشع در لباس‌های فضانوردی مشکل‌ساز است، زیرا ظروف حجیم حرکت را محدود می‌کنند، توزیع نابرابر آب حفاظت را به خطر می‌اندازد، و نشت‌ها (بخصوص نزدیک الکترونیک‌ها) خطرناک هستند.
پژوهشگران در حال تحقیق در مورد پلیمرهای فوق‌جاذب (SAPs) به عنوان جایگزینی امن‌تر و موثرتر از آب برای حفاظت از تشعشع هستند.
SAPs می‌توانند چندین برابر وزن خود در مایع را جذب کنند و هنگام پر شدن به هیدروژل تبدیل شوند.
هیدروژل‌ها، زیرا آب را نگه می‌دارند، برای حفاظت از تشعشع در هر دو زیستگاه و لباس فضانوردی امیدوارکننده هستند. خاصیت آب غیرجاری حفاظت یکنواخت را تضمین می‌کند و از نشت جلوگیری می‌کند — حتی اگر محافظ سوراخ شود. این تکنیک به فضانوردان زمان واکنش می‌دهد اگر لباسی آسیب ببیند.
«این ماده به طور بالقوه می‌تواند برای ماموریت‌های غیرمخاطب نیز کاربرد داشته باشد – در محافظهای تشعشع برای سفینه یا به عنوان مخازن آب هنگامی که روش بازیابی آب از هیدروژل را بهینه‌سازی کرده‌ایم»، گفت مالگورزاتا هولینسکا از بخش کنترل مواد، محیط‌ها و آلودگی آژانس فضایی اروپا.
هیدروژل‌های چاپ سه‌بعدی
توسعه‌دهندگان تاکید می‌کنند که پلیمر فوق‌جاذب که استفاده می‌کنند به‌طرزی غیرمعمول چندکاره است که می‌تواند پردازش شود. آنها چاپ سه‌بعدی را ترجیح می‌دهند، زیرا به آنها امکان می‌دهد تا هیدروژل‌ها را در هر شکلی که می‌خواهند ایجاد کنند.
تکنیک چاپ سه‌بعدی اجازه می‌دهد تا اشکال و اندازه‌های سفارشی ایجاد شود، مناسب برای لباس‌های فضانوردی یا محافظهای سفینه.
به‌طور جالبی، پژوهشگران یک مدل سه‌بعدی از شاتل فضایی و یک فضانورد روی ماه را با استفاده از چاپ سه‌بعدی مبتنی بر هیدروژل ایجاد کرده‌اند. این توانایی این تکنولوژی را برای ایجاد اشکال مختلف برای کاربردهای فضایی نشان می‌دهد.
پیتر دوبروئل، رهبر پروژه در بیانیه مطبوعاتی گفت: «تلاش مداومی برای یافتن مواد حفاظت از تشعشع سبک وجود دارد. در فعالیت کشف ما به‌طور موفقیت‌آمیز نشان دادیم که هیدروژل‌ها استفاده از آنها در شرایط فضایی ایمن است. در این پروژه پیگیری، از تکنیک‌های مختلفی برای شکل‌دادن به ماده در ساختار سه‌بعدی استفاده می‌کنیم و فرآیند تولید را گسترش می‌دهیم، تا یک قدم به سمت صنعت‌سازی نزدیک‌تر شویم.»
بیرون از سپر محافظتی زمین، فضانوردان در یک روز به اندازه یک سال تشعشع دریافت می‌کنند. ماموریت‌های طولانی‌مدت‌تر، مانند سفر به مریخ، به محافظت بیشتری در برابر تشعشع نیاز دارند.
هیدروژل‌های چاپ سه‌بعدی راهی سبک‌وزن، چندکاربرده و بسیار موثر برای محافظت از فضانوردان و تجهیزات برای اکتشافات ایمن ارائه می‌دهند.
