Quando il veicolo spaziale umano di prossima generazione della NASA Orion partirà per il suo primo volo di prova senza pilota alla fine di quest'anno, un esperimento di radiazione progettato dai migliori studenti delle scuole superiori americane salirà e svolgerà un ruolo chiave nell'investigare il modo migliore per salvaguardare la salute dei futuri astronauti d'America mentre si avventurano più lontano che mai nello spazio profondo - oltre la Luna fino ad Asteroidi, Marte e Oltre!
Lo studente ha progettato l'esperimento sulle radiazioni è stato il fulcro di un concorso Exploration Design Challenge (EDC) di un anno sponsorizzato dalla NASA, il primo appaltatore di Orion Lockheed Martin e il National Institute of Aerospace, ed era aperto alle squadre delle scuole superiori negli Stati Uniti.
Il progetto vincente dell'esperimento è venuto da un team di cinque membri di studenti delle scuole superiori della Governor's School for Science and Technology di Hampton, in Virginia, ed è stato annunciato dall'amministratore della NASA Charles Bolden in occasione dell'apertura del Festival della scienza e ingegneria degli Stati Uniti del 2014 tenutosi a Washington , DC il 25 aprile.
L'obiettivo della competizione EDC era quello di costruire e testare progetti di scudi per ridurre al minimo l'esposizione alle radiazioni e danneggiare gli effetti sulla salute umana all'interno della nuova navicella spaziale Orion della NASA prevista per il lancio in orbita durante la missione di esplorazione del percorso Exploration Flight Test-1 (EFT-1) nel dicembre 2014 Vedi la foto di progettazione dell'esperimento qui.
Durante il volo EFT-1, Orion volerà attraverso il denso campo di radiazione che circonda la Terra in un guscio protettivo di ioni caricati elettricamente - noto come Van Allen Belt - che inizia 600 miglia sopra la Terra.
Nessun uomo ha attraversato la Van Allen Belt in oltre 40 anni dall'era Apollo.
Il team ARES di Hampton VA è stato scelto da un gruppo di cinque squadre finaliste annunciate nel marzo 2014.
"Questo è un grande giorno per il Team ARES: hai svolto un lavoro straordinario", ha dichiarato l'amministratore della NASA Bolden.
“Voglio davvero congratularmi con tutti i nostri finalisti. Sei eccezionali esempi del potere dell'innovazione americana. La tua passione per la scoperta e le idee creative che hai portato avanti ci hanno fatto riflettere e ci hanno aiutato a dare una nuova occhiata a un problema molto impegnativo sul nostro cammino verso Marte. "
Poiché Orion EFT-1 salirà a un'altitudine di circa 3.600 miglia, la missione offre agli scienziati l'opportunità di capire come mitigare il livello di esposizione alle radiazioni sperimentato dagli equipaggi degli astronauti che saranno spinti verso destinazioni nello spazio profondo a partire dalla fine di questo decennio.
I gruppi di studenti hanno utilizzato uno strumento di simulazione chiamato OLTARIS, lo strumento online per la valutazione delle radiazioni nello spazio, utilizzato da scienziati e ingegneri della NASA per studiare gli effetti delle radiazioni spaziali su materiali di schermatura, elettronica e sistemi biologici.
Lavorando con i mentori della NASA e Lockheed Martin, ogni squadra ha costruito prototipi e ha utilizzato il programma OLTARIS per calcolare l'efficacia dei loro progetti, utilizzando diversi materiali a vari spessori, per proteggere dalle radiazioni nella cintura inferiore di Van Allen.
“L'esperimento è un disegno Tesseract, leggermente meno strutturalmente solido di una sfera, poiché le sollecitazioni si trovano lontano dal cubo sulle falangi. I materiali e la distribuzione dei materiali all'interno della tesseratta sono stati determinati attraverso la ricerca e la simulazione utilizzando il programma OLTARIS ”, mi ha detto la portavoce di Lockheed Martin Allison Rakes.
Gli studenti hanno condotto ricerche per determinare quali materiali fossero più efficaci nella protezione dalle radiazioni per proteggere un dosimetro alloggiato all'interno, uno strumento utilizzato per misurare l'esposizione alle radiazioni.
"Le scelte e gli spessori finali del materiale sono (dall'esterno all'estremo): tantalio (.0762 cm / .030 in), stagno (.016 cm / .040 in), zirconio (.0762 cm / .030 in), alluminio ( .0762 cm / .030 in) e polietilene (9.398 cm / 3.70 in) ", secondo Rakes.
Alla conclusione del volo EFT-1, gli studenti useranno la misurazione per determinare quanto bene il loro design ha protetto il dosimetro.
Ma prima il Team ARES deve preparare la sua proposta vincente per il volo. Lavoreranno con un team di integrazione di veicoli spaziali della NASA e Lockheed Martin per far approvare, assemblare e installare il progetto sperimentale nel modulo dell'equipaggio di Orion.
Tutto il duro lavoro degli studenti pagherà questo dicembre quando Lockheed Martin ospiterà il Team ARES presso il Kennedy Space Center in Florida per assistere al decollo del loro importante esperimento all'interno di Orione in cima al gigantesco booster Delta IV Heavy a tripla canna.
46 team provenienti da tutto il paese hanno presentato all'EDC proposte di esperimenti di ingegneria volte a stimolare gli studenti a lavorare su un progetto scientifico, tecnologico, ingegneristico e matematico (STEM) che affronti uno dei pericoli più significativi del volo spaziale umano: l'esposizione alle radiazioni.
"La Exploration Design Challenge ha già raggiunto 127.000 studenti in tutto il mondo, coinvolgendoli in sfide ingegneristiche del mondo reale e accendendo la loro immaginazione sulle infinite possibilità della scoperta dello spazio", ha dichiarato il presidente, presidente e CEO di Lockheed Martin, Marillyn Hewson.
Il volo EFT-1 a quattro orbite di quattro ore solleverà il veicolo spaziale Orion e il suo secondo stadio attaccato ad un'altitudine orbitale di 3.600 miglia, circa 15 volte superiore alla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) - e più lontano di qualsiasi altro veicolo spaziale umano viaggiato in 40 anni.
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