それは2027年であり、NASAの宇宙探査ビジョンは予定通りに進んでいます。しかし、旅の途中で巨大な太陽フレアが発生し、致命的な放射線が宇宙船に直接噴き出しました。元宇宙飛行士ジェフリーホフマンとMITの同僚グループが2004年に行った研究により、この車両には、致命的な太陽放射から人間の居住者を保護する最先端の超伝導磁気シールドシステムが搭載されています。
NASAの現在の宇宙探査ビジョンで提案されている火星への惑星間飛行など、長時間の宇宙飛行中の放射線から宇宙飛行士を保護するための超伝導磁石技術の使用について、最近新しい研究が検討され始めています。
この概念の主任研究員は、元マサチューセッツ工科大学（MIT）の教授である元宇宙飛行士のジェフリーホフマン博士です。
ホフマンのコンセプトは、先月、NASAの高度なコンセプト研究所（NIAC）から資金提供を受け始めた12の提案の1つです。いずれも6か月間の調査で75,000ドルを獲得し、最初の調査を行い、その開発における課題を特定します。そのフェーズを通過するプロジェクトは、2年間でさらに$ 400,000の資格があります。
磁気シールドの概念は新しいものではありません。ホフマンが言うように、「地球は何十億年もの間それをしてきました！」
地球の磁場は宇宙線をそらします。磁場を通過する宇宙放射線を吸収する大気から、追加の保護手段がもたらされます。宇宙船に磁気シールドを使用することは、1960年代後半から70年代前半に最初に提案されましたが、長期にわたる宇宙飛行の計画が途中で失敗したとき、積極的に追求されませんでした。
しかしながら、宇宙船を宇宙放射線から遮蔽するために強い磁場を生成することができる超伝導磁石を作成するための技術は、ごく最近開発されたばかりである。超電導マグネットシステムは、電力をほとんどまたはまったく入力せずに強い磁場を生成でき、適切な温度で長期間安定した磁場を維持できるため、望ましいです。ただし、1つの課題は、バスサイズの居住可能な宇宙船を保護するのに十分な大きさの磁場を生成できるシステムを開発することです。もう1つの課題は、システムを絶対零度（0ケルビン、-273 C、-460 F）に近い温度に保つことです。これにより、材料に超伝導特性が与えられます。超電導技術と材料の最近の進歩により、120 K（-153 C、-243 F）を超える超電導特性が得られています。
イリノイ州シカゴ近郊の粒子加速器であるフェルミラボで放射線安全に取り組んでいる工学物理学者であるウィリアムS.ヒギンズ氏は、人間の長期宇宙飛行に対処する必要がある2種類の放射線があると述べています。 1つ目は、太陽フレアの陽子です。これは、太陽フレアイベントに続いてバースト的に発生します。 2つ目は銀河宇宙線です。これは、太陽フレアほど致命的ではありませんが、乗組員が曝される連続的な背景放射です。シールドされていない宇宙船では、どちらのタイプの放射線も乗組員に重大な健康問題または死をもたらすでしょう。
放射線を避ける最も簡単な方法は、歯科医にX線を当てるときに鉛エプロンを着用するように、それを吸収することです。問題は、このタイプのシールドはしばしば非常に重いことがあり、現在の宇宙船では地球の表面から発射する必要があるため、質量が非常に重要になることです。また、ホフマンによると、ほんの少しのシールドを使用すると、宇宙線がシールドと相互作用して二次荷電粒子を生成し、全体の放射線量を増加させるため、実際にはさらに悪化する可能性があります。
ホフマン氏は、磁場と受動吸収の両方を使用するハイブリッドシステムの使用を予測しています。 「それが地球のやり方です」とホフマンは説明しました。「宇宙でそれを行うことができないはずがない理由はありません。」
この研究の第2フェーズで最も重要な結論の1つは、超電導磁石技術の使用が質量効果があるかどうかを判断することです。 「私がそれを十分に大きくて十分に強く構築すれば、それが保護を提供することは間違いありません」とホフマンは言った。 「しかし、この導電性磁石システムの質量が、パッシブ（吸収）シールドを使用するための質量よりも大きい場合、なぜすべての問題に行くのですか？」
しかし、それが課題であり、この調査の理由です。 「これは研究です」とホフマンは言いました。 「私はどちらにしても党派的ではありません。最善の方法を見つけたいだけです。」
ホフマンと彼のチームが超伝導磁気シールドが質量効果があることを実証できると仮定すると、次のステップは、超低温超伝導で磁石を維持する微調整に加えて、十分に大きい（軽量ではあるが）システムを作成する実際のエンジニアリングを行うことです宇宙の温度。最後のステップは、そのようなシステムを火星の宇宙船に統合することです。これらのタスクはどれも簡単なものではありません。
このシステムの磁場強度とほぼゼロ温度を宇宙で維持するための試験は、国際宇宙ステーションに打ち上げられて3年間滞在する予定の実験ですでに行われています。アルファ磁気分光計（AMS）はステーションの外側に取り付けられ、さまざまなタイプの宇宙線を検索します。超電導磁石を使用して、各粒子の運動量と電荷の符号を測定します。同じくMITの物理学教授であるピーターフィッシャーは、AMS実験に取り組んでおり、超伝導磁石の研究でホフマンと協力しています。大学院生と研究科学者もホフマンと協力しています。
NIACは、NASAの使命を前進させることができる宇宙機関以外の人々や組織から革新的な概念を引き出すために1998年に作成されました。 NASAによると、優勝したコンセプトは、「既知の科学技術の限界を押し広げる」ため、および「NASAのミッションとの関連性を示すため」に選択されています。これらのコンセプトの開発には、少なくとも10年かかると予想されます。
ホフマンは宇宙に5回飛行し、宇宙飛行士として初めてスペースシャトルで1,000時間を超える飛行を記録しました。 1993年の4回目の宇宙飛行で、ホフマンは最初のハッブル宇宙望遠鏡の整備任務、望遠鏡の主鏡の球面収差の問題を修正する野心的で歴史的な任務に参加しました。ホフマンは1997年に宇宙飛行士プログラムを去り、NASAのパリの米国大使館のヨーロッパ代表となり、その後2001年にMITに行きました。
ホフマンは、宇宙ミッションを可能にするために、それに先行する多くのアイデアの開発とハードエンジニアリングがあることを知っています。 「宇宙で物事を行う場合、宇宙飛行士であれば、自分の手で行ってください」とホフマンは言いました。 「しかし、あなたは宇宙を永遠に飛ぶわけではありません。それでも私は貢献したいと思っています。」
彼は現在の研究をハッブル宇宙望遠鏡の修正と同じくらい重要だと考えていますか？
「まあ、当面の意味ではない」と彼は言った。 「しかし、一方で、私たちが太陽系全体にわたって人間の存在を維持するつもりであれば、荷電粒子環境が非常に厳しい地域で生活し、働くことができる必要があります。それから身を守る方法が見つからなければ、それは人間の探査の将来にとって非常に制限的な要因になるでしょう。」
