韓国の研究陣が宇宙探査の大きな障害である「宇宙放射線」を効果的に遮蔽できる新素材を開発した。既存素材より遮蔽効率が高く、月探査で宇宙飛行士がより長く滞在できるよう支援すると期待される。
チャン・セギュ韓国科学技術研究院(KIST)機能性複合素材研究センター責任研究員の研究チームは、チェ・シヨン韓国科学技術院(KAIST)教授の研究チームとともに、窒化ホウ素ナノチューブ(BNNT)を高密度に配列し、堅牢で熱伝導性に優れ、宇宙放射線を効率的に遮る保護膜を開発したと6日に明らかにした。
宇宙放射線は強いエネルギーを持つ粒子であり、人体の細胞とDNAを損傷してがんを誘発する可能性がある。特に宇宙放射線が金属などと衝突して生じる「二次中性子」は、一般の放射線より最大20倍危険だとされている。
宇宙船の材料として広く使われるアルミニウムは、一定の厚さ以下ではこの二次中性子をかえって発生させる限界があり、これに代わる新素材が必要だった。BNNTは代替として注目されたが、薄く壊れやすいシート形態にとどまり実用化が難しいという課題があった。
研究チームはBNNTが水中でも凝集せず均一に分散するようにする技術を開発した。これを基にBNNTを液晶形態にして一方向に整列させることに成功し、従来よりはるかに高密度で均一なBNNTフィルムを作製した。
完成したフィルムは密度が従来より3倍以上高く、中性子遮蔽性能も3.7倍向上した。同時に柔軟で強度が高く、多様な構造物の製作に活用できる見通しだ。
米航空宇宙局(NASA)と共同で進めたシミュレーションでも性能が検証された。BNNTフィルムはアルミニウムに比べ、同じ厚さ・質量条件で放射線遮断効率が15%高く、二次中性子の遮断でも優れた性能を示した。
研究チームは、これを活用すれば月探査の宇宙飛行士に国際宇宙ステーション(ISS)水準の放射線安全環境を提供でき、探査任務期間を最大2倍まで延長できると見込んだ。
チャン責任研究員は「ナノ素材であるBNNTを実際の宇宙放射線遮蔽材料として使用できるよう、製造工程上の技術的ハードルを越えた」と述べ、「機械的強度と熱伝導性が高く、宇宙だけでなく航空、国防、原子力発電など多様な先端分野でも活用される潜在力が大きい」と語った。
今回の研究成果は8月に国際学術誌「Advanced Functional Materials」に掲載された。
参考資料
Advanced Functional Materials(2025), DOI: https://doi.org/10.1103/4vdx-7224