СИСТЕМА ЗАЩИТНОГО МАТЕРИАЛА КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА СО СЛОЕМ ГРИБКОВОЙ ПЛЕСЕНИ
SPACECRAFT PROTECTIVE MATERIAL SYSTEM WITH FUNGAL MOULD LAYER

Изобретение относится к защитным материалам против радиации и излучения и может найти применение в пилотируемых и автоматических космических аппаратах и спутниках где требуется защита людей или оборудования от вредоносного излучения.
Далее по тексту словосочетание «система защитного материала космического аппарата со слоем грибковой плесени» может быть заменено на «система защитного материала» или «система защиты аппарата», а словосочетание «защитный материал космического аппарата со слоем грибковой плесени» может быть заменено на «защитный материал».
Как известно из научных данных в условиях присутствия радиоактивного излучения часть грибов проявляет ускоренный рост и поглощение части излучения. Впервые данный эффект был выявлен в пострадавшей зоне Чернобыльской АЭС.Так было выявлено, что грибки Cladosporium sphaerospermum, Wangiella dermatitidis и Cryptococcus neoformans быстрее увеличивают биомассу в присутствии радиации. Также следует считать, что есть и другие виды грибков способных к росту в условиях радиоактивного излучения и к его поглощению.
Эти данные позволяют рассмотреть возможность создания защитного материала с содержанием грибов, который осуществлял бы защитные функции в условиях различных типов излучений.
В рамках данного описания принимается то, что грибки могут быть представлены в виде плесени, а слова гриб, грибок, плесень, грибковая плесень могут быть равнозначны.
Из уровня техники известен патент RU 2673336, описывающий полимерную композицию для защиты от излучения. При этом в состав входят химические материалы.
Отличия от заявленного решения состоят в том, что:
- Противорадиационное действие защитного материала основано на наличии грибков в составе;
- Защитный материал может со временем увеличивать свою эффективность;
- Система защитного материала предъявляет особые требования к своему хранению и использованию;
- Система защитного материала может представлять собой систему защитных мер.
Известен патент CN 202563117, описывающий кабель с содежанием антирадиоактивного материала на основе свинцово-бор полиэтиленовой композиции.
Отличия от заявленного решения состоят в том, что:
- Противорадиационное действие защитного материала основано на наличии грибков в составе;
- Защитный материал может со временем увеличивать свою эффективность;
- Система защитного материала предъявляет особые требования к своему хранению и использованию;
- Система защитного материала может представлять собой систему защитных мер.
Известен патент US 2019333653, описывающий антирадиационный материал содержащий волокнистый наноуглеродный материал, первичную радиационно-защитную частицу и связующее вещество, причем волокнистый наноуглеродный материал и первичная радиационно-защитная частица диспергированы в связующем веществе.
Отличия от заявленного решения состоят в том, что:
- Противорадиационное действие защитного материала основано на наличии грибков в составе;
- Защитный материал может со временем увеличивать свою эффективность;
- Система защитного материала предъявляет особые требования к своему хранению и использованию;
- Система защитного материала может представлять собой систему защитных мер.
Известен патент WO 9610278, описывающий защитный материал содержащий неметаллическую основу и нанесенное на нее электропроводящее покрытие, включающее слой умеренной электропроводности, выполненный из композита неметаллических соединений и металлов и расположенный непосредственно рядом с основой. Остальные слои покрытия представляют собой неметаллические слои с низкой электропроводностью и металлические слои с высокой электропроводностью.
Отличия от заявленного решения состоят в том, что:
- Противорадиационное действие защитного материала основано на наличии грибков в составе;
- Защитный материал может со временем увеличивать свою эффективность;
- Система защитного материала предъявляет особые требования к своему хранению и использованию;
- Система защитного материала может представлять собой систему защитных мер.
Известен патент DE 3224105, описывающий пастообразную субстанцию предназначенную для нанесения на поверхности подвергаемые воздействию излучения. При этом субстанция содержит химические соединения.
Отличия от заявленного решения состоят в том, что:
- Противорадиационное действие защитного материала основано на наличии грибков в составе;
- Защитный материал может со временем увеличивать свою эффективность;
- Система защитного материала предъявляет особые требования к своему хранению и использованию;
- Система защитного материала может представлять собой систему защитных мер.
Известен патент US 2012124818, описывающий композицию для защиты от излучения, содержащую полиамид, такой как нейлон, сульфат бария и сульфат магния.
Отличия от заявленного решения состоят в том, что:
- Противорадиационное действие защитного материала основано на наличии грибков в составе;
- Защитный материал может со временем увеличивать свою эффективность;
- Система защитного материала предъявляет особые требования к своему хранению и использованию;
- Система защитного материала может представлять собой систему защитных мер.
Известен патент WO 2019057547, описывающий материал для защиты от излучения на основе железа содержащий различные химические компоненты.
Отличия от заявленного решения состоят в том, что:
- Противорадиационное действие защитного материала основано на наличии грибков в составе;
- Защитный материал может со временем увеличивать свою эффективность;
- Система защитного материала предъявляет особые требования к своему хранению и использованию;
- Система защитного материала может представлять собой систему защитных мер.
Известен патент UA 108672, описывающий материал для защиты от космического излучения. Материал одержит радиационно-стойкую полимерную матрицу на основе эпоксидной смолы, которая вводится в наноразмерный наполнитель.
Отличия от заявленного решения состоят в том, что:
- Противорадиационное действие защитного материала основано на наличии грибков в составе;
- Защитный материал может со временем увеличивать свою эффективность;
- Система защитного материала предъявляет особые требования к своему хранению и использованию;
- Система защитного материала может представлять собой систему защитных мер.
Следует полагать, что ряд грибов и образуемой плесени могут нести компоненты, способные вызвать серьезные заболевания у человека и повреждение специализированного оборудования. Таким образом, несмотря на проявляемый положительный противорадиационный эффект поглощения излучения, следует учитывать необходимость защиты человека и оборудования от компонентов грибковой плесени.
Таким образом защитный материал может быть помещен в закрытое ограниченное пространство без прямого доступа к человеку. Ограничивать это пространство могут стенки корпуса космического аппарата, жидкость, слои резины, дополнительные типы защиты от излучения и т.д.
Технический результат заявленного изобретения состоит в создании системы защиты космического аппарата от излучения, включающей в себя материал с грибковой плесенью, не представляющей опасности для пользующегося ею человека и/или оборудования с возможностью увеличения массы и эффективности защитного материала.
Технический результат достигается при помощи помещения защитного материала на корпус космического аппарата снаружи или в пространство ограниченное стенками, слоями или гранями с возможностью регулирования микроклимата этого пространства в которое помещается защитный материал содержащий в себе или на своей поверхности частицы или споры грибковой плесени, которые под действием излучения проявляют способность к увеличению своей массы и при этом увеличивают эффективность защитного материала путем более интенсивного поглощения излучения.
Частными случаями изготовления изобретения являются:
- Расположение системы на внешней поверхности космического аппарата;
- Изменение формы защитного материала или применение гибких материалов;
- Применение совместно с материалом содержащим грибковую плесень других материалов, элементов, компонентов и сплавов выполняющих защитную противорадиационную функцию;
- Применение одной и более пробок;
- Изготовление системы с количеством слоев защитного материала не менее одного.
Краткое описание чертежей:
Фиг. 1 - Общий вид на гипотетический космический аппарат имеющий многослойную защиту от излучения встроенную в корпус;
Фиг. 2 - Космический аппарат, продольный разрез;
Фиг. 3 - Увеличенное изображение части корпуса космического аппарата;
Фиг. 4 - Космический аппарат, поперечный разрез.
На изображениях системы защитного материала космического аппарата со слоем грибковой плесени указаны следующие элементы:
1. Внешняя часть корпуса космического аппарата
2. Внутренняя часть корпуса космического аппарата
3. Люк
4. Пробка с клапаном
5. Пробка
6. Дополнительный твердый защитный материал
7. Дополнительный жидкий защитный материал
8. Защитный материал с нанесенными частицами грибковой плесени
9. Грибковая плесень (плесень, грибок)
10. Клапан (схематично)
11. Излучение
12. Емкость с жидким или газообразным наполнителем
13. Патрубок
Изобретение осуществляется следующим образом:
Основным элементом системы защитного материала является внешняя часть корпуса космического аппарата (1) и слой защитного материала (8) и грибковая плесень (9) нанесенная любым возможным способом на этот слой. Причем грибковая плесень (9) может быть представлена в виде частиц или спор.
Поскольку частицы грибковой плесени (9) могут быть опасны для человека и оборудования, а также в целях достижения состояния гибернации для грибковой плесени (9) применяется помещение слоя защитного материала (8) в замкнутое, ограниченное пространство или размещение защитного материала снаружи корпуса.
Для регулирования состояния гибернации в системе, при расположении защитного материала в ограниченном пространстве, могут предусматриваться расположенные внутри корпуса космического аппарата (2) пробки (4, 5), одна или несколько из которых может включать клапан (10) и, при необходимости, систему фильтрации. Таким образом пробки (4, 5) позволяют кратковременно вскрывать ограниченное пространство для проведения манипуляций с грибковой плесенью (9). Но учитывая опасность вскрытия ограниченного пространства в условиях космоса может применяться система включающая в себя емкость с жидким или газообразным наполнителем (12) предназначенную для создания микроклимата в ограниченном пространстве в котором находится защитный материал (8) путем подачи наполнителя в ограниченное пространство через патрубок (13) или заменяющую его структуру и клапан (10).
При этом предполагается, что ограниченное пространство в котором находится слой материала (8) с грибковой плесенью (9) до запуска космического аппарата будет обладать, например, низкой влажностью и отсутствием связи с окружающей средой, что позволит достичь состояния гибернации.
В случае необходимости задействования защитного материала при радиационном загрязнении следует:
Открыть пробку (5), залить внутрь воду (или другую жидкость или закачать газ в зависимости от вида плесени и модификации системы), что позволит повысить влажность внутри ограниченного пространства и создать условия для роста плесени. После, выждав некоторое время, необходимое для выведения грибковой плесени (9) из состояния гибернации и прохождения небольшого роста плесени космический аппарат с системой защитного материала можно запускать в космос. Дальнейший рост грибковой плесени (9) будет обеспечиваться излучением, которое она будет поглощать, обеспечивая защиту космического аппарата и его содержимого.
В варианте, включающем в себя емкость (12) для задействования защитного материала необходимо впустить в ограниченное пространство содержащийся в емкости (12) газ или жидкость с помощью патрубка (13) и клапана (10).
Кроме того, содержащийся в емкости (12) газ или жидкость позволят регулировать микроклимат ограниченного пространство в долгосрочной перспективе, что может потребоваться в зависимости от различных факторов, например вида грибковой плесени и ее модификации.
Помимо прочего защитный материал может комбинироваться с другими дополнительными элементами (6) предназначенными для защиты человека от радиоактивного излучения. Такие элементы могут быть представлены в твердом состоянии. Основной же задачей системы защитного материала как имеющей дополнительные защитные элементы, так и не имеющей, является сокращение количества радиоактивного излучения (11) достигающего внутреннего пространства космического аппарата. Схематично снижение излучения при прохождении через слои защиты показано на фиг. 3.
Особенности изобретения:
1. Ограниченное пространство в рамках данного изобретения - пространство ограниченное стенками или слоями материала не имеющее прямой связи с атмосферой (только через клапан (10)).
2. Гибкость системы. В некоторых случаях может требоваться, чтобы система имела способность к изгибанию. В этом случае используются преимущественно гибкие структуры способные к изгибу, либо применяется звеньевая структура соединения элементов твердых материалов при которой звенья соединяются в подвижном состоянии (примером может служить металлическая цепь, кольчуга). Примером тех или иных материалов могут служить элементы периодической таблицы Менделеева, а также их сплавы и производные.
3. Дополнительные противорадиационные материалы (6) могут изготавливаться из различных химических элементов в зависимости от типа предполагаемого излучения и предполагаемой эффективности защиты людей и оборудования.
4. Условия гибернации. Классически считается, что грибковая плесень имеет большой потенциал роста в условиях повышенной влажности и темноты в связи с чем и предлагается способ выведения из состояния гибернации включающий в себя повышение влажности на слое защитного материала (8), но в зависимости от вида грибковой плесени (9) либо ее модификации возможны другие способы введения грибковой плесени в состояние гибернации и выведения из этого состояния. Например, допустимо считать, что путем изменения генов можно создать грибковую плесень не требующую темноты для своего роста и т.д.
5. Масса грибковой плесени (9) и эффективность противорадиационной защиты может возрастать с течением времени по причине постепенного роста плесени (9). И хотя эффективность защиты от излучения непосредственно после запуска космического аппарата можно считать низкой, тем не менее подобная система защиты применима в следующих случаях:
1) Необходимость меньшей массы космического аппарата при старте;
2) Строительство космической станции в автоматическом режиме, т.е. пока станция строится грибковая плесень может постепенно увеличивать свою массы и эффективность защиты;
3) При путешествиях в дальний космос, при постепенном достижении границы гелиосферы масса грибковой плесени может возрасти к тому моменту, когда сильно увеличится интенсивность космического излучения.
6. Защитный материал (8) может располагаться на внешнем корпусе космического аппарата (1) (при этом защитный материал нанесен на корпус космического аппарата) и/или в ограниченном пространстве возле внешней стенки корпуса (1) и/или возле внутренней (2).
7. Расположение защитного материала с использованием корпуса означает, что слой защитного материала может быть нанесен на корпус (1) или вместо слоя защитного материала на корпус (1) может быть нанесено покрытие обеспечивающее закрепление грибковой плесени (9) на корпусе (1).
Заявленный результат достигается с помощью нанесение частиц грибковой плесени на внешнюю часть корпуса космического аппарата или на слой материала помещаемый в ограниченное стенками корпуса космического аппарата пространство, при этом обеспечивается возможность гибернации грибковой плесени и выведения ее из этого состояния с обеспечением роста, увеличением массы и эффективности защиты от излучения.