A superconducting shield to protect astronauts
Authors/Creators
Description
The CERN Superconductors team in the Technology department is involved in the European Space Radiation Superconducting Shield (SR2S) project, which aims to demonstrate the feasibility of using superconducting magnetic shielding technology to protect astronauts from cosmic radiation in the space environment. The material that will be used in the superconductor coils on which the project is working is magnesium diboride (MgB2), the same type of conductor developed in the form of wire for CERN for the LHC High Luminosity Cold Powering project.
Back in April 2014, the CERN Superconductors team announced a world-record current in an electrical transmission line using cables made of the MgB2 superconductor. This result proved that the technology could be used in the form of wire and could be a viable solution for both electrical transmission for accelerator technology and long-distance power transportation. Now, the MgB2 superconductor has found another application: it will soon be tested in a prototype coil that could provide the solution to ensure safe trips for astronauts during deep-space missions. The idea is to create an active magnetic field to shield the spacecraft from high-energy cosmic particles. “In the framework of this project, CERN is testing MgB2 tape in a configuration that has specifically been developed for the SR2S project by Columbus Superconductors,” explains Amalia Ballarino, Superconductors and Superconducting Devices section leader.
“In the framework of the project, we will test, in the coming months, a racetrack coil wound with an MgB2 superconducting tape,” says Bernardo Bordini, coordinator of CERN activity in the framework of the SR2S project. “The prototype coil is designed to quantify the effectiveness of the superconducting magnetic shielding technology.”
During long-duration trips in space and in the absence of the magnetosphere that protects people living on Earth, astronauts are bombarded with high-energy cosmic rays that might cause a significant increase in the probability of various types of cancers. Because of this, exploration missions to Mars or other distant destinations will only become realistically possible if an effective solution for adequately shielding astronauts is found. “If the prototype coil we will be testing produces successful results, we will have contributed important information to the feasibility of the superconducting magnetic shield,” says Ballarino.
There are many more challenges to overcome before a spacecraft shield can be built: various possible magnetic configurations need to be tested and compared and other key enabling technologies need to be developed. But the MgB2 superconductor seems to be very well-placed to take part in this challenging adventure as, among its many advantages, there is also its ability to operate at higher temperatures (up to about 25 K) thus allowing the spacecraft to have a simplified cryogenic system. Watch this “space”!
| The SR2S Project SR2S is a Collaborative Project under the Space Theme of the EU Seventh Framework Research Programme. The project started in January 2013 and will end in December 2015. The aim of the SR2S project is to provide a pathway for the further development of a protective shield for astronauts, which should be launched in the market within the next two decades. |
Other (French)
L’équipe Supraconducteurs du département Technologie du CERN participe au projet European Space Radiation Superconducting Shield (SR2S), qui vise à démontrer la faisabilité d’un bouclier magnétique qui permettrait de protéger les spationautes des radiations cosmiques dans l’espace. Le matériau qui sera utilisé dans les bobines supraconductrices de ce système sera le diborure de magnésium (MgB2), du même type que le conducteur utilisé, sous forme de fil, pour le projet d'alimentation froide du futur LHC haute luminosité du CERN.
En avril 2014, l’équipe Supraconducteurs du CERN a annoncé un courant record dans une ligne de transmission électrique, grâce à des câbles constitués d’un matériau supraconducteur, le diborure de magnésium (MgB2). Ce résultat a prouvé que cette technologie pouvait être utilisée sous forme de fil et pouvait être une solution viable aussi bien pour la technologie des accélérateurs que pour le transport de courant longue distance. À présent, le MgB2 supraconducteur a trouvé une autre application : il sera bientôt testé dans une bobine prototype qui pourrait permettre de garantir la sécurité des spationautes pendant leurs missions dans l'espace. L’idée est de créer un champ magnétique actif pour protéger le vaisseau des particules cosmiques de haute énergie. « Dans le cadre de ce projet, le CERN est en train de tester le ruban de MgB2 dans une configuration qui a été spécifiquement développée pour le projet SR2S par Columbus Superconductors », explique Amalia Ballarino, chef de la section Supraconducteurs et dispositifs de supraconduction (TE-SCD).
« Dans le contexte du projet, nous testerons, au cours des mois à venir, une bobine plate faite d’un enroulement de ruban MgB2, précise Bernardo Bordini, coordinateur de l’activité CERN dans le cadre du projet SR2S. La bobine prototype est conçue pour évaluer l’efficacité de la technologie du bouclier magnétique supraconducteur. »
Lors des voyages de longue durée dans l’espace, n’étant plus protégés par la magnétosphère qui entoure la Terre, les spationautes sont bombardés par des rayons cosmiques de haute énergie qui pourraient provoquer une augmentation importante de la probabilité de différents types de cancers. C’est pourquoi les missions d’exploration à destination de Mars ou d’autres lieux encore plus lointains ne seraient possibles en pratique que si l’on trouve une solution efficace pour protéger les spationautes. « Si la bobine prototype que nous allons tester produit des résultats intéressants, nous aurons apporté une contribution importante à la faisabilité du bouclier magnétique supraconducteur », souligne Ballarino.
Beaucoup de défis doivent encore être relevés avant qu’il soit possible de construire un bouclier de vaisseau spatial. Plusieurs configurations magnétiques possibles devront être testées et comparées et d’autres technologies essentielles restent à mettre au point. Mais le MgB2 supraconducteur semble bien placé pour prendre part à cette aventure car, entre autres nombreux avantages, il peut être utilisé à des températures plus élevées (jusqu'à environ 25 K), ce qui permet de se contenter d’un système cryogénique simplifié. À suivre !
| Le projet SR2S SR2S est un projet collaboratif figurant dans le volet « Espace » du Septième Programme-Cadre (7e PC) de recherche de l’Union européenne. Le projet a démarré en janvier 2013 et s’achèvera en décembre 2015. Le but est d’ouvrir la voie au développement d’un bouclier protecteur pour spationautes, qui pourrait être mis sur le marché au cours des vingt prochaines années. |
Files
LHC-astronaut_image.jpg
Additional details
Identifiers
- CDS
- 2038160
- CDS Report Number
- BUL-NA-2015-160
Related works
- Is published in
- Periodical issue: 11xdm-a0s36 (CDS)
- Periodical issue: yzw13-k0394 (CDS)