3D打印水凝膠：能否保護宇航員免受太空輻射？

隨著人類對深空探索的興趣加深，宇航員面臨的一大挑戰是如何抵禦宇宙輻射。研究顯示，在太空中，宇航員一天內吸收到的輻射量幾乎相當於地球上普通人一年所累積的量。德國GSI重離子研究中心的物理學家馬爾科·杜蘭特警告，輻射問題使得目前無法安全前往火星。

這一挑戰促使歐洲太空總署（ESA）加大對安全、輕便輻射屏障的研究。高能粒子流來自太陽耀斑和超新星，對宇航員和設備造成威脅。雖然超新星的發生頻率低，但太陽耀斑可能每天發生多次，增加了太空旅行的風險。

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需要有效的屏障

輻射不僅會危害人類健康，還可能導致設備故障。沒有足夠的屏障，宇航器上的電子設備可能會因輻射出現故障，從而使任務面臨風險。這促使比利時根特大學的研究團隊探索一種創新解決方案：利用3D打印的水凝膠，吸收水分以形成防護屏障，抵禦太空輻射。

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為什麼選擇水？

雖然水在表面上看似不適合作為輻射屏障，但實際上它是有效的天然材料之一。水的密度高且富含氫原子，這使其能夠有效減緩高能粒子的速度。然而，將水以液態形式儲存於宇航服或太空船中，需要笨重的容器，且容器損壞後可能導致水流失，這需要另一種解決方案。

水凝膠的突破

水凝膠由超吸水聚合物（SAP）製成，能夠儲存大量水且不漏水。根特大學的團隊利用3D打印技術，將水凝膠塑造成所需形狀，無論是宇航服的補丁還是太空船的內壁面板。

研究助理倫尼·范達爾指出，這項技術在醫療領域的成功應用顯示了其多功能性，例如作為支架材料或透氣的傷口敷料。

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水凝膠的優勢

相較於傳統材料如鋁和聚乙烯，3D打印水凝膠在輻射防護上展現出幾個優勢：

這些材料還可以應用於無人任務，作為太空船的輻射屏障或儲水裝置。杜布魯埃教授強調，對輕量輻射保護材料的需求持續存在，水凝膠在太空條件下的安全性已獲證實，並正致力於擴大生產規模。

總結

3D打印水凝膠的初步測試顯示出良好潛力，但研究人員仍需克服提取水分、優化生產過程及測試材料的挑戰。根特大學的團隊正在積極進行水凝膠的打印，這不僅是對輻射防護的解答，更是未來太空探索的保障。期待未來能利用水的屏障效能，確保宇航員的安全。