Radyasyon kalkanı olarak uzay giysisi malzemelerinin simülasyonu
Simulation of spacesuit materials as radiation shield
Yazar: ELİF ÇEÇEN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BURÇİN DÖNMEZ
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Uzay Bilimleri ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Astronomi ve Uzay Bilimleri = Astronomy and Space Sciences ; Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Tekstil ve Tekstil Mühendisliği = Textile and Textile Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında uzay ortamında gerçekleşen olaylar dikkate alınarak koruyucu giysi malzemelerinin simülasyonu Geant4 ile yapılmıştır. Uzay giysilerinin tasarımı ve üretimi yüksek maliyetli olduğundan dolayı giysi üretilmeden önce simülasyon programlarında test edilmesi, kullanılacak materyallerin seçilmesi açısından önemlidir. Simüle edilen uzay giysisi beş katmandan oluşturulmuştur. Oluşturulan katmanlarda sırasıyla içten dışa doğru; Su, polipropilen, Kevlar, polietilen ve altın materyalleri kullanılmıştır. Bu katmanların içerisinde ise insan dokusunu oluşturmak için iskelet ve doku tanımlanmıştır. Materyal olarak ilk katmanda su tercih edilme nedeni uzay radyasyonuna karşı koruyucu bir kalkan görevi görmesidir. İkinci katmanda polipropilen tercih edilme nedeni hafif yapısı sayesinde uzay giysisinin ağırlığını oldukça azaltması ve yıpranmaya karşı dayanıklı ve dirençli olmasıdır. Üçüncü katmanda kullanılan Kevlar ise koruyucu giysilerde en çok tercih edilen materyaldir. Yüksek mukavemet ve darbe direncine sahiptir. Dördüncü ve beşinci katmanda kullanılan polietilen ve altın, polietilenin esnek ve kompozit olarak kullanılabilir yapısı sayesinde altın ile katmanlı bir yapı oluşturarak altın kaplamalı polietilen "gold grafted polyethylene" olarak ifade edilen koruyucu materyali sağlamaktadır. Son olarak Geant4 ile uzay ortamında modellenen uzay giysisine proton, elektron, nötron, alfa ve foton parçacıkları gönderilerek parçacık-madde etkileşimi simüle edilmiştir. Yapılan analizler sonucunda farklı katmanlarda farklı etkileşimler gözlenmiştir. Gönderilen parçacık türüne ve enerjisine göre katmanlarda kullanılan materyallerdeki etkileşimler değişmektedir.

Abstract:
In this thesis, the simulation of protective clothing materials was performed with Geant4 by considering the events occurring in the space environment. Since the design and production of space suits are costly, testing them in simulation programs before the actual production is important in terms of selecting the materials to be used. The simulated space suit is composed of five layers. In the layers created, from inside to outside; Water, polypropylene, Kevlar, polyethylene and gold materials were used. In these layers, the skeleton and tissue were defined to form the human tissue. The reason why water was preferred as a material in the first layer is that it acts as a protective shield against space radiation. The reason why polypropylene was preferred in the second layer is that it reduces the weight of the space suit considerably thanks to its lightweight structure and is durable and resistant to wear. Kevlar used in the third layer is the most preferred material in protective clothing. It has high strength and impact resistance. Polyethylene and gold used in the fourth and fifth layers, thanks to the flexible and composite structure of polyethylene, form a layered structure with gold and provide the protective material called gold-plated polyethylene "gold grafted polyethylene". Finally, particle-matter interaction was simulated by sending protons, electrons, neutrons, alpha and photon particles to the spacesuit modelled in the space environment with Geant4. As a result of the analysis, different interactions were observed in different layers. The interactions in the materials used in the layers change according to the type and energy of the particles sent.