欧洲磁体突破或有助于解决火箭设计的最大难题 - BGR

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科学家正利用永磁体阵列来偏转太空中可能随时从任意方向袭来的致命辐射。意大利与德国研究团队通过将1482块钕铁硼永磁体组装成重达661磅的阵列，成功偏转了约20%的低能太阳粒子。尽管该方案尚无法阻挡高能辐射，但有望作为混合防护系统的一部分，为未来深空探测任务中的宇航员提供关键辐射防护，突破自阿波罗时代以来的技术可行性边界。

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意大利与德国的一个研究团队取得了一项突破性进展，证明永磁体可在宇航员太空旅行防辐射保护中发挥核心作用。银河宇宙射线和太阳耀斑等辐射事件是研究人员正在应对的最常见危险之一，也是当前及未来深空任务的重要考量因素。该团队将1482块钕铁硼永磁体（每块面积为1.6平方英寸）装入一个11平方英尺的阵列中，总重达661磅。该阵列成功偏转了约20%能量范围在0.1至10兆电子伏特的太阳粒子。尽管实验表明该方案能有效偏转低能粒子，但高能粒子仍能穿透磁体防护。虽然该概念无法偏转高能辐射，但它可作为混合防护系统的一部分，用于保护宇航员。

这并非研究人员首次探索利用磁体防御辐射。此前也曾研究过在航天器周围形成1特斯拉磁场的超导磁体，但存在实际问题，需要低温冷却和持续、故障安全的电源来维持防护。由于重量限制和电力中断的可能性，在航天器上提供这些必要条件将极具挑战。

随着人类越来越接近探索火星，比以往更深入地进入深空，如何保护宇航员免受辐射危害的问题比以往任何时候都更具现实意义。全球航天机构目前尚未在航天器船体中充分构建辐射防护，而此类研究将打破自阿波罗时代以来一直存在的技术可行性边界。

磁体如何偏转辐射？

宇宙射线等辐射源主要由高速运动的质子组成。本次测试中永磁体所发挥的作用力被称为洛伦兹力。这是一种存在于磁场与运动电荷之间的力。当带电粒子穿过磁场时，洛伦兹力会以垂直于磁场和粒子轨迹的方向作用于粒子。这会改变带电粒子的路径，使其偏离其原本瞄准的保护目标。

尽管这在受控测试中是一个良好的解决方案，但团队仍需解决如何在航天器上部署该技术的问题。深空中的宇宙射线并非来自单一方向，因此磁体必须覆盖航天器的大部分或整个船体。此外，还必须考虑偏转的方向性，以及质子撞击磁体可能引发的二次辐射暴露问题。

为何辐射在深空旅行中如此棘手

在执行深空任务离开地球时，宇航员必须穿越被称为范艾伦辐射带的高辐射区域，这是由地球磁场捕获的两个高能粒子环。宇航员还会受到银河宇宙射线和太阳耀斑等其他辐射源的影响。此外，月球表面的放射性极强，辐射水平约为国际空间站的2至3倍。为了直观理解，阿波罗14号任务的宇航员在任务期间经历了约1.14拉德（rads）的辐射暴露，这大约是腹部CT扫描剂量的两倍。这种暴露水平本身并不被认为非常危险，但问题不在于此。

问题在于，目前仅有少数几次载人深空任务，虽然经历的辐射水平在安全范围内，但这些任务并未遭遇显著的太阳粒子事件。随着人类向更深远的太空探索，关于辐射暴露仍有许多未知数，鉴于辐射对人体造成的损害，保护宇航员免受其害仍是NASA的首要任务之一。

1972年，在阿波罗16号与17号任务之间，记录到一次太阳爆发，后来被称为NASA的一次“擦肩而过”。如果当时宇航员身处深空或月球表面，他们将遭受致命剂量的辐射。阿尔忒弥斯2号（Artemis II）任务的宇航员如果在深空遭遇太阳耀斑爆发，仅有一种防护手段，那就是用货物和补给品在周围搭建一个“堡垒”，并蜷缩在其中直到危险过去。

资讯来源

• bgr.com (2026-07-26)
• 原文链接： [欧洲磁体突破或有助于解决火箭设计的最大难题
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