radiation - a key space exploration challenge
DESCRIPTION
Space Radiation Superconductive Shield (SR2S) is an EU funded FP7 project which is researching new technology to protect astronauts in space from radiation. On 9th April 2014 in Torino, Italy, SR2S held their first conference to give an update on the project so far. For more information on this project visit: www.sr2s.eu Twitter - @SR2SMarsTRANSCRIPT
8323
0913
-DO
C-T
AS
-IT
-001
14/04/23
Ref.:
Welcome to the SR2S Workshop!
Radiation: a key space exploration challenge
P. Messidoro, C. Lobascio
Thales Alenia Space Italia, Torino, Italy
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0913
-DO
C-T
AS
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-001
Our mission:Space Exploration & Science
Image credit: NASA
Il documento non deve essere riprodotto, modificato, adattato, pubblicato, tradotto in qualsiasi forma sostanziale, in tutto o in parte,
né divulgato a terze parti senza il preventivo consenso scritto di Thales Alenia Space - © 2012, Thales Alenia Space
There’s Italy behind the ISS… literally!
Image credit: NASA
There’s Italy behind the ISS… literally!
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Italian Contribution
50% habitable volumes designed & integrated in Torino by Thales Alenia Space – Italia
Columbus
Node 2
Node 3
Cupola
PMM
MPLM
ATV - ICC
Permanent Modules
Logistic Modules
Image credit: NASA
CygnusPCM
Our contribution
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Ref.:
Commercial Transportation
Services
ISS
Technology Demonstrators
Post-ISS
Inflatable Habitats
Moon
NEO
Mars
Lunar Pressurized Rovers
ExoMars
MSR
Long Duration Habitat
Cis-lunar Complex
Marco Polo
ISS Test Bed for Exploration
Lunar Landers
MPCV/ ESM
TAS-I Space Exploration Road map
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The Space Radiation challenge
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Superstorms
Earth barely missed solar superstorm on 23 July 2012 (Ref.:
Nature Comms 5: 3481)
Potentially similar to 1859 Carrington Event
Damage in US estimated at $0.6-2.6 trillion (Ref.: Lloyd’s
Atm. & Env. Res, 2013)
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Mars human mission
•Each year 1/3 of DNA damaged by Galactic Cosmic Ray
•Dose ~ 0.8 Sv/y vs 0.05 Sv/y for nuclear plant workers (Friedberg)
Radiation effects
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Ref.:
Countermeasures – the Fantastic Four
1 Passive Shielding
2 Active Shielding
3 Drugs & Diet & genetic
4 Forecast
Also: Reduction of Biological
Risk Uncertainties
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Passive shielding: Space Heritage for… larger particles
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High Resistance Meteoroids & Debris Shields: Columbus
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Ref.:
ΔM = 1 t
Δ$ ~ 50 M$
Columbus
Adding 1 g/cm2 for radiation protection means…
Mass is the currency of space!
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Ground Testing in accelerators (ESA – ROSSINI)
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Flight Testing on ISS (ALTCRISS, M. Casolino)
POLYETHYLENETILES + dosimeters
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Flight Testing on ISS (ALTEA Shield, L. Narici)
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Ref.:
Passive shielding is…
Liquid H2
PolyethyleneWater
Aluminum
Lead
best
worst
RA
NG
E O
F IN
TER
ES
T
Available technology
Effective for Solar Particle Ev.
Hydrogen-rich materials
> effective
BUT
Unable to protect from
Galactic Cosmic Rays
in long deep space missions
Kevlar epoxy
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Active Shielding
And now: Shields Up!
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Thanks for your attention!
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Need of reliable Space Weather Forecasts
The twin NASA Van Allen Probes orbit in Earth's
inner and outer radiation belts.
Credit: JHU/APL, NASA
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Source: NASA NIAC
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Cosmic Rays
Solar Particles
Meteoroids & Debris
Vacuum
Residual Atmosphere
Plasma
Space environment…
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natural space radiation environment
GCR SPE
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1996 2015
overall risk
risk coefficientshigh-LET radiation
risk coefficientslow-LET radiation
radiation transport(calculations)
radiationenvironment(spectra)
50%
400-1500%
Uncertainties in radiation risk
NASA risk uncertainty reduction strategy
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PEPS Planetary Environment Protection Solutions
Baffle Trap
Facility Control System
Internal Chamber
Planetary Environment
Simulation Chamber (PESCha)
Dust Removal System Dust Particle Counter
Moon & Mars Soil Simulant
Dust Mitigation TechnologiesSecurity Cabinet
Radiation Sources
Radiation Shielding Technologies
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Pressurized Module – structures, passive thermal elements
Micro-meteoroid & Orbital Debris Shielding
Passive Thermal Insulation
Primary Structure Pressurized w/ Hatches
Secondary structures and racks To accommodate equipment and experiments
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Mission Control
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Cupola… inspiring people on orbit and on Earth
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Credit Space.com
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Today and future ISS: Commercial Systems
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Key impacts of space flight (and aging) on humans
Adaptation
during (and after) flight
• Muscular atrophy • Osteoporosis
• Cardio-vascular
deconditioning• Immune system deficit
Ionizing RadiationModified gravity
• Cataract• Cancer
Acute / Late
Deterministic Stochastic
effects
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Orion System Elements
Spacecraft Adapter
structural transition to launch vehicle
Launch Abort System emergency escape during launch
Crew Module crew and cargo transport
European Service Modulepropulsion, electrical power, fluids storage
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Gravity 3.72 m/s2
Temperature130K 300K.Nominal 215K
Solar radiation615 W/m2
Thin CO2 atmosphere
(7 hPa)
RadiationAtmosphere shields about 16 g/cm2
Local magnetic field
Terrain composition• SiO2 (44.7%)• Fe2O3 (18.2%) • MgO (8.3%) • Al2O3 (5.7%)• CaO (5.6%)
MARS!
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EXOMARS
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Objectives: Demonstrate European capability to land
a surface package on Mars Perform Mars Atmosphere investigation Provide communications capability for
present and future missions
EXOMARS 2016
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Human MARS Exploration
Tito, who paid about $20 million to visit the International Space Station in 2001, has founded a new nonprofit company called the Inspiration Mars Foundation. The manned mission is intended to “generate new knowledge, experience and momentum for the next great era of space exploration”
Wired, 20 Feb 2013
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from 100 m3
to 400- 500 m3
Space Habitats Evolution:
INFLATABLEs
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Solar System ExplorationSolar System Exploration
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Active Shielding