JP6802017B2 - 放射線及び磁場曝露から構造体を遮蔽するためのシステム及び方法 - Google Patents

Description

本開示の実施形態は、宇宙船等で使用可能な遮蔽システム及び方法に一般的に係り、特に、放射線及び磁場曝露から構造体の内部室を遮蔽するように構成されている遮蔽システム及び方法に関する。

電離放射線は、典型的には、原子軌道から電子を取り除くことによって、荷電粒子を発生させるのに十分なエネルギーを有する。他のタイプの放射線は非電離放射線であり、典型的には、軌道から電子を取り除くのに十分なエネルギーを有さない。宇宙空間の放射線は、典型的には、電離放射線を含み、高エネルギー荷電粒子を発生させ得る。電離放射線の例として、ガンマ線、陽子、中性子等が挙げられる。電離放射線は、人間の組織及び細胞に損傷を与え得て、癌及び／又は死につながり得る。また、電離放射線は、宇宙船、宇宙ステーション等に取り付けられた機器及び通信システムにも損傷を与え得る。

太陽は、コロナ質量放出（ＣＭＥ，ｃｏｒｏｎａｌ ｍａｓｓ ｅｊｅｃｔａ）として知られている現象中に顕著な量の電離放射線を荷電粒子として放出することがある。ＣＭＥ中に放出された荷電粒子は、電子、陽子、及び重イオンを含む。このような電離放射線は、人間の細胞、並びに精密電子部品や他のデバイスに致命的な損傷を与え得る。従って、ＣＭＥが比較的めったに起こらないものであるとしても、ＣＭＥが宇宙船の乗組員及び機器に与える可能性があるような量の放射線は、そのような放射線から宇宙船の一部又は全部を遮蔽する必要性を生じさせる。

陽子及び重イオン放射線からの遮蔽は、一般的に、粒子を吸収すること、又は粒子を偏向させることのいずれかによって達成され得る。放射線を吸収するため、その放射線から予測される量のエネルギーに対して十分な厚さを有する物質を、ＣＭＥ中に乗組員及び／又は精密機器を収容するエリアの周辺に配置し得る。しかしながら、そのような収容部の重量のため、典型的には、放射線吸収物質の使用は、宇宙探索及び他の応用では非現実的なものとなる。また、高エネルギー粒子の吸収は、遮蔽物質を通過して乗組員及び／又は機器に損傷を与え得るガンマ線やＸ線等の他の形態の放射線を放出する。

他方、能動的放射線遮蔽では、放射線粒子を吸収する代わりに、放射線粒子を偏向させる。ＣＭＥ放射線の能動的放射線遮蔽の一例は、地球の磁気圏であり、太陽等からの放射線粒子の軌跡を変更するのに十分な磁束密度の磁場を生じさせることによって、放射線を地球から逸らす。

能動的放射線遮蔽用の既知の一システムは、外部ソレノイド磁場を用いる。能動的放射線遮蔽用の既知の他のシステムは、電流が流れる導電性リングを含む。導電性リングを流れる電流によって磁場が発生する。

しかしながら、能動的放射線遮蔽用の既知のシステムは、典型的には、特定の方向においてのみイオン粒子を偏向させる。例えば、既知の一システムは、単一方向における放射線保護を提供し、既知の他のシステムでは、宇宙船の端部エリアは露出されたままで保護されない。また、既知のシステムは、典型的には、宇宙船内部の電磁放射から人間及び機器を遮蔽しない。電磁放射に対する長期間の曝露は、人間の健康及び機器の性能に悪影響を与える。

米国特許第８２１０４８１号明細書

全方向においてイオン粒子を偏向させるように構成されている放射線遮蔽システム及び方法が必要とされている。（端部を放射線に晒さないようにして）構造体の内部室の全エリアを保護する放射線遮蔽システム及び方法が必要とされている。長期間（例えば数か月や数年）にわたって有効な放射線遮蔽システム及び方法が必要とされている。長期間の磁場曝露に対する保護システム及び方法が必要とされている。

上記必要性を念頭に置いて、本開示の特定の実施形態は、構造体の内部室を遮蔽するためのシステムを提供する。本システムは、電源と、電源に動作可能に接続され且つ構造体の外壁に結合された外側シールドアセンブリと、内部室を取り囲む内側シールドアセンブリと、を含み得る。外側シールドアセンブリは、構造体の中及び周りに磁場を発生させる。内側シールドアセンブリは、内部室から離れるように放射線粒子を偏向させ、且つ、磁場の一部を内部室の周りに向け直す。

外側シールドアセンブリは螺旋コイルを含み得る。少なくとも一つの実施形態では、螺旋コイルは外壁の外側表面に固定される。少なくとも一つの他の実施形態では、螺旋コイルは外壁の内側表面に固定される。少なくとも一つの他の実施形態では、螺旋コイルは外壁の内部に埋め込まれる。

内側シールドアセンブリは一つ以上の強磁性シートを含み得る。少なくとも一つの実施形態では、内側シールドアセンブリは、球状の本体を含み得る。少なくとも一つの他の実施形態では、内側シールドアセンブリは、磁場の長手軸に対して非平行且つ非垂直に角度が付けられた第一の壁を有する第一のシールドを含み得る。内側シールドアセンブリは、第一のシールドを取り囲む第二のシールドも含み得る。第二のシールドは、磁場の長手軸に対して非平行且つ非垂直に角度が付けられた第二の壁を有し得る。

少なくとも一つの実施形態では、外側シールドアセンブリは、多極磁場として磁場を発生させるように構成される。

本開示の特定の実施形態は、構造体の内部室を遮蔽するための方法を提供する。本方法は、構造体の外壁に外側シールドアセンブリを結合させること、内側シールドアセンブリによって構造体の内部室を包囲すること、外側シールドアセンブリに電源を動作可能に接続すること、外側シールドアセンブリに電源からの電力を供給して構造体の中及び周りに磁場を発生させること、内側シールドアセンブリによって内部室から離れるように放射線粒子を偏向させること、及び、内側シールドアセンブリによって、磁場の一部を内部室の周りに向け直すことを含み得る。

本開示の特定の実施形態は、内部室を画定する胴体と、放射線及び磁場曝露から内部室を遮蔽する遮蔽システムとを含み得る宇宙船を提供する。遮蔽システムは、電源に動作可能に接続され且つ構造体の外壁に結合された外側シールドアセンブリと、内部室を取り囲む内側シールドアセンブリとを含み得る。外側シールドアセンブリは、構造体の中及び周りに磁場を発生させる。内側シールドアセンブリは、内部室から離れるように放射線粒子を偏向させ、且つ、磁場の一部を内部室の周りに向け直す。

本開示の一実施形態に係る遮蔽システムを含む構造体の概略ブロック図を示す。 本開示の一実施形態に係る遮蔽システムを含む構造体の概略図を示す。 本開示の一実施形態に係る遮蔽システムを含む構造体の概略図を示す。 本開示の一実施形態に係る遮蔽システムを含む構造体の概略図を示す。 本開示の一実施形態に係るイオン放射線及び磁場曝露から構造体の内部室を遮蔽する方法のフローチャートを示す。

上記概要、及び特定の実施形態についての以下の詳細な説明は、添付図面を参照することでより良く理解されるものである。本願において、単数形で記載されている要素やステップは、必ずしも、複数の要素やステップを排除するものではないことを理解されたい。更に、「一実施形態」への言及は、そこに記載されている特徴を同様に含む追加の実施形態の存在を排除するものとして解釈されるものではない。更に、特に断らない限り、特定の条件を有する一つの要素又は複数の要素を「備える」又は「有する」実施形態は、その条件を有さない追加の要素を含み得る。

本開示の特定の実施形態は、構造体（宇宙船等）の外側部分（胴体の外壁等）に結合されている外側シールドアセンブリを含み得る遮蔽システム及び方法を提供する。例えば、外側シールドアセンブリは、宇宙船の外側部分の外側又は内側表面に固定され得る。少なくとも一つの実施形態において、外側シールドアセンブリは、宇宙船の外側部分内部に埋め込まれ得る。外側シールドアセンブリは、全方向からの放射線（電離放射線や非電離放射線等）から内部室を遮蔽する有効磁場を発生させるため、多様な宇宙船構成用の双極又は多極として構成された一つ以上のソレノイドコイルを含み得る。

遮蔽システム及び方法は、宇宙船の内部室を取り囲む内側シールドアセンブリも含み得る。内側シールドアセンブリは、内部室を取り囲む球状や角度が付いた区画状となり得る一つ以上の強磁性体シートを含み得る。内側シールドアセンブリは、内部室内部の人間及び機器を強力な磁場から保護し、外側シールドアセンブリが発生させ得る磁場を、その発生した磁場に平行に進むイオン粒子が宇宙船内に侵入しないように変更する。

本開示の実施形態は、全方向からのイオン粒子放射線を偏向させ、且つ、長期間の磁場曝露から人間及び機器を遮蔽するシステム及び方法を提供する。外側シールドアセンブリは、構造体（宇宙船等）の外側部分に結合され得て、発射や着陸シーケンス中等で宇宙船が大気中を飛行している際等の落雷からも構造体を保護し得る。

本開示の実施形態は、放射線及び磁場遮蔽用のシステム及び方法を提供する。そして、本開示の実施形態は、宇宙空間、原子力発電所等に存在し得る放射線及び磁場への長期間曝露から、宇宙船又は他のそのような構造体に搭乗している人間及び機器を保護するシステム及び方法を提供する。

少なくとも一つの実施形態では、遮蔽システムは、構造体（宇宙船、地上ステーション等）の外側部分に結合された導電性部材（ワイヤ、コイル、ストリップ、ストラップ、梁等）を有する外側シールドアセンブリを含み得る。導電性部材は、外側部分に螺旋状に結合し得る。少なくとも一つの実施形態では、外側シールドアセンブリは、電源に接続され、電流が流されると、磁場を発生させるように構成されている双極又は他の多極構成を含み得る。本システム及び方法は、構造体の内部に一つ以上の強磁性シートを含み得る内側シールドアセンブリも含み得る。内側シールドアセンブリは、外側シールドアセンブリが発生させた磁場等の磁場への曝露から内部室内の人間及び／又は機器を保護する。内側シールドアセンブリは、磁場の磁束を変更して、変更させた磁場が、磁束と同じ方向で元々は進んでいたイオン粒子を偏向させて、全方向におけるイオン放射線遮蔽が得られるようにする。

本開示の特定の実施形態は、外側シールドアセンブリを含み得る遮蔽システム及び方法を含み、その外側シールドアセンブリは、ローレンツ力を発生させるように構成されている導電性部材（ストリップ、ワイヤ、梁、ストラップ、ベルト、コルト等）を用い得る。本遮蔽システム及び方法は、内側シールドアセンブリも含み得て、その内側シールドアセンブリは、放射線及び磁場に対する長期間曝露に対する保護を与えるように構成されている一つ以上の強磁性シートを含み得る。

図１は、本開示の一実施形態に係る遮蔽システム１０２を含む構造体１００の概略ブロック図を示す。構造体１００は、宇宙船等の乗り物、宇宙ステーション、地上ステーション等であるか、又はそれらを含み得る。構造体１００は、宇宙船の胴体の一部分等のシリンダー状となり得る。少なくとも一つの実施形態では、構造体１００は、スペースシャトル等の宇宙船、乗り物、人工衛星等の胴体である。構造体１００は、外壁１０４（胴体の外側部分等）と、外壁１０４の内側表面１０７によって画定され得る内部室１０６とを含む。内部室１０６は、構造体１００内部のコックピット、コントロールセンター、キャビン、部屋、貨物エリア等であるか、又はそれらを含み得る。人間や機器は内部室１０６内に存在し得る。

遮蔽システム１０２は、外壁１０４に結合された外側シールドアセンブリ１０８と、内部室１０６を取り囲む内側シールドアセンブリ１１０とを含み得る。内側シールドアセンブリ１１０は、内部室１０６と外側シールドアセンブリ１０８との間に配置される。外側シールドアセンブリ１０８は、外壁１０４の外側表面１１１を取り囲み得る。例えば、外側シールドアセンブリ１０８は、外側表面１１１に巻かれる一つ以上の導電性部材（導電性ストリップ、ストラップ、ワイヤ、コイル、梁等）を含み得る。少なくとも一つの実施形態では、導電性部材は、螺旋パターンで外側表面１１１に巻かれる。任意で、外側シールドアセンブリ１０８は、外壁１０４の内側表面１０７に固定され得る。少なくとも一つの他の実施形態では、外側シールドアセンブリ１０８は外壁１０４内部に埋め込まれ得る。

外側シールドアセンブリ１０８は、例えば直流（ＤＣ，ｄｉｒｅｃｔ ｃｕｒｒｅｎｔ）電力を発生させるように構成されている電源１１２（一つ以上のバッテリ、エンジン、太陽電池等）に動作可能に接続される。電源１１２は外側シールドアセンブリ１０８に電流を提供する。その全体が参照として本願に組み込まれる「Ｓｐａｃｅｃｒａｆｔ Ｈａｖｉｎｇ ａ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｓｐａｃｅ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｓｈｉｅｌｄ」との名称の特許文献１に記載されているように、電流が外側シールドアセンブリ１０８を流れると、磁場１１４が構造体１００の周りに発生する。発生した磁場１１４は、構造体１００に向かうイオン放射線を偏向させる。

内側シールドアセンブリ１１０は内部室１０６を包囲又は取り囲み得る。内側シールドアセンブリ１１０は、鉄、ニッケル、コバルト、それらの合金等の一種以上の強磁性体製となり得る一つ以上の保護シートを含み得る。内側シールドアセンブリ１１０は、１インチ以下の厚さを有し得る。任意で、内側シールドアセンブリ１１０の厚さは１インチよりも厚くなり得る。内側シールドアセンブリ１１０の厚さ及び保護シートの数は、偏向されるイオン放射線の種類及び強度に正比例し得る。例えば、内側シールドアセンブリ１１０の厚さは、強力なイオン放射線用に厚くなり得て、弱いイオン放射線用に薄くなり得る。内側シールドアセンブリ１１０は、発生した磁場１１４の長手軸１１６に平行な方向に進むイオン粒子から内部室１０６を保護するように構成される。このようにして、内側シールドアセンブリ１１０は、構造体１００の端部１１８に向かい得るイオン放射線から内部室１０６を遮蔽する。

内側シールドアセンブリ１１０は、内部室１０６の周りに磁場１１４を向けるようにも構成される。内側シールドアセンブリ１１０は、発生した磁場１１４から内部室１０６を遮蔽し得る。このようにして、内側シールドアセンブリ１１０は、磁場１１４に長期間晒されることから、内部室１０６内の人間及び機器を保護し得る。

上述のように、外側シールドアセンブリ１０８は、構造体１００の周りに磁場１１４を発生させるように構成される。発生した磁場１１４は、構造体１００に向かうイオン放射を偏向させる。このようにして、外側シールドアセンブリ１０８は能動的遮蔽部品となり得る。内側シールドアセンブリ１１０は、内部室１０６を取り囲み、イオン放射線と、磁場１１４に晒されることから内部室を遮蔽する受動的遮蔽部品となり得る。

ローレンツ力の法則に基づき、磁場（磁場１１４等）中を移動する荷電粒子は、磁場の強度、磁場に垂直な速度成分、及び、粒子の電荷に比例する横向きの力を受ける。具体的には、
Ｆ＝ｑｖ×Ｂ
であり、ここで、Ｆは力、ｑは粒子の電荷、ｖは粒子の瞬間速度、Ｂは磁場（テスラ単位）である。放射線粒子（イオン粒子１２０等）が磁場１１４の長手軸１１６に平行に進む際には、放射線粒子が偏向されなくなり得る。そのため、イオン粒子１２０が構造体１００内に入り得る。イオン粒子１２０が構造体内に入ったとしても、内側シールドアセンブリ１１０が、内部室１０６から離れるようにイオン粒子１２０を偏向させる。同時に、内側シールドアセンブリ１１０は、内部室１０６の周りに磁場１１４を向けて、磁場１１４が内部室１０６内に入らないようにする。

図２は、本開示の一実施形態に係る遮蔽システム１０２を含む構造体１００の概略図を示す。構造体１００はシリンダー状の本体１３０を含み得る。外側シールドアセンブリ１０８は、シリンダー状の本体１３０の外壁１０４に結合されている少なくとも一つの導電性部材１４０を含み得る。例えば、導電性部材１４０は、螺旋パターンで外壁１０４に巻かれる螺旋コイルを含み得る。導電性部材１４０の両端１３２及び１３４は、導電性部材１４０に電流を提供する電源１１２に接続される。電流が螺旋状の導電性部材１４０を流れると、磁場１１４が構造体１００の周り及び中に発生する。発生した磁場１１４は、構造体１００から離れるようにイオン粒子１４１を偏向させる。

しかしながら、磁場１１４の長手軸１１６に平行に進むイオン粒子１４２は、構造体１００内に侵入し得る。内側シールドアセンブリ１１０は、イオン粒子１４２が内部室１０６内に入ることを防止、最少化、又は低減する。例えば、内側シールドアセンブリ１１０は、内部室を包囲又は取り囲む一つ以上の強磁性ストリップ製の球状の本体であるか、又はそれを含み得る。このようにして、内側シールドアセンブリ１１０は、イオン放射線が内部室１０６内に入ることを防ぐ。

また、球状の内側シールドアセンブリ１１０は、磁場１１４を内部室１０６の周りに向ける。このようにして、内側シールドアセンブリ１１０は、内部室１０６に磁場が入り込む可能性を防止、最少化、又は低減する。

しかしながら、それでも、イオン粒子１４３が、内部室１０６を通過し得る点に留意されたい。磁力線１１４’が、球状の内側シールドアセンブリ１１０によって、その外側表面に沿うように向け直されるので、球状の内側シールドアセンブリ１１０の両端部１５０が磁場１１４によって保護されなくなり得る。そのため、端部１５０はイオン放射線１４３が通り抜ける経路を提供し得る。それでも、内側シールドアセンブリ１１０は、構造体１００の端部に入り得る大多数のイオン粒子から内部室１０６を保護する。

少なくとも一つの他の実施形態では、内側シールドアセンブリ１１０は、第二のシールドに包囲された第一のシールドを含み得る。二重シールドという特性は、イオン放射線が内部室１０６に入ることを防ぎ得る遮蔽冗長性を提供する。

図３は、本開示の一実施形態に係る遮蔽システム１０２を含む構造体１００の概略図を示す。この実施形態では、内側シールドアセンブリ１１０は、第二のシールド１５２内に第一のシールド１５０を含み得る。第一のシールド１５０と第二のシールド１５２は、それぞれ長手軸１１６に対して角度が付いた外壁１５４と１５６を含み得る。外壁１５４は、長手軸１１６に対して垂直又は平行にはならないようにし得る。つまり、第一のシールド１５０の壁のいずれの部分も、長手軸１１６に対して垂直又は平行にはならないようになり得る。少なくとも一つの実施形態では、端部及び側壁のいずれの部分も長手軸に対して平行又は垂直にはならないようになり得る一方で、床及び／又は天井は、長手軸１１６に対して平行又は垂直な部分を含み得る。

第一のシールド１５０及び第二のシールド１５２は、イオン放射線からの保護用の二重層を内部室１０６に提供する。更に、内側シールドアセンブリ１１０の第一のシールド１５０及び第二のシールド１５２が強磁性体製であるため、内側シールドアセンブリ１１０は、構造体１０２内の磁力線１１４’の方向を変更して、放射線粒子（ローレンツ力による）及び磁力線１１４’が内部空間１０６の周りに向けられるようにする。第一のシールド１５０及び第二のシールド１５２は、磁力線１１４’が長手軸１１６に平行又は垂直にならないような寸法及び形状にされる。つまり、第一のシールド１５０及び第二のシールド１５２の壁は、長手軸１１６に対して非平行且つ非垂直となり得る。このようにして、構造体１００の端部に侵入するイオン粒子１４２を、ローレンツ力によって、内部室１０６から離れるように偏向させる。第一のシールド１５０及び第二のシールド１５２は、第一のシールド１５０内の磁場が（それ自体では）イオン粒子を完全に偏向させるのに十分なローレンツ力を生じさせるには不十分である場合等に、イオン放射線保護を向上させる。更に、角度が付いた壁１５４及び１５６という特性は、イオン粒子が第一のシールド１５０又は第二のシールド１５２のいずれかを通過する可能性を低減することが分かった。

任意で、内側シールドアセンブリ１１０は、第一のシールド１５０及び第二のシールド１５２よりも多い又は少ない数のシールドを含み得る。例えば、シールド１５０又は１５２の一方を、可能であれば、それ自体でイオン粒子を偏向させるのに使用し得る。少なくとも一つの他の実施形態では、三つ、四つ、五つ、又はそれ以上のシールドを使用し得る。

図４は、本開示の一実施形態に係る遮蔽システム１０２を含む構造体１００の概略図を示す。図４に示されるように、本開示の実施形態は、イオン及び非イオン放射線の両方の保護用に多極（図４では四極）磁場を発生させるのに用いられ得る。図示されるように、構造体１００は、複数の本体（シリンダー状の本体等）１０１を含み得て、その各々が、本体に結合された外側シールドアセンブリ１０８を含み得る。上述のもののような内側シールドアセンブリ１１０が内部室１０６を取り囲み得る。任意で、本開示の実施形態は、四極構成よりも多い又は少ない極を有する磁場を発生させるのに用いられ得る。

ソレノイドコイル（外側シールドアセンブリ１０８の一つ以上の導電性部材によって形成され得るもの等）の場合、コイル内の磁束密度は、電流及びコイルの巻き数に比例する。多様な宇宙放射線の全て（例えば、捕捉放射線、銀河宇宙放射線（ＧＣＲ，ｇａｌａｃｔｉｃ ｃｏｓｍｉｃ ｒａｄｉａｔｉｏｎ）、太陽粒子現象（ＳＰＥ，ｓｏｌａｒ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｅｖｅｎｔ））に対する保護を与えるため、磁束密度は、例えば、１×１０^−４テスラから１０テスラまでとなり得る。高磁束密度（１０テスラ等）を達成するため、外側シールドアセンブリ１０８の導電性部材は、超伝導物質（二ホウ化マグネシウムやナノカーボン等）製であり得る。内側シールドアセンブリ１１０は、薄い強磁性体シート製であり得て、その薄い強磁性体シートは、コバルト、鉄、ニッケル、ガドリニウム、ジスプロシウム、パーマロイ、アワルアイト、ワイラカイト、磁鉄鉱等の多様な金属及びそれらの合金製であり得る。例えば、内側シールドアセンブリ１１０の導電性部材を形成するのに使用可能な物質は、透磁率（誘導を生じさせる磁場強度入力（Ｈ）に対する磁気誘導出力（Ｂ）の比。透磁率が高いほど、磁気性能が優れる）、束密度（飽和誘導としても知られていて、束密度又は強度が高い物質は、強力な磁場を展開することができる）、コスト、及び／又は、重量に基づいて選択され得る。

図４に示されるように、本体１０１は、互いに結合され、また、電源１１２に接続され得る。外側シールドアセンブリ１１０は、複数の本体を含み得て、それら複数の本体は不規則な形状の構造体１００内の内部室１０６をイオン放射線から保護する磁場１１４を発生させるように互いに接続し得る。

図１〜図４を参照すると、本開示の実施形態は、構造管（構造体１０２等）と、構造管に螺旋状に巻かれた導電性ストリップを含み得る外側シールドアセンブリ１０８と、外側シールドアセンブリ１０８に結合された電源１１２とを含み得る放射線保護体を提供する。外側シールドアセンブリ１０８に与えられる電力は、構造管の周り及び中に磁場を発生させる。放射線保護体は、内側シールドアセンブリ１１０も含み得て、その内側シールドアセンブリ１１０は、所望の容積のエンクロージャを形成する形にされた少なくとも一つの強磁性シートを含み得る。エンクロージャの少なくとも二つの面は、磁力線と非平行且つ非垂直に交差する輪郭にされ得る。

本開示の実施形態は、外側シールドアセンブリが結合された構造管を提供することを含み得る放射線保護の方法を提供する。例えば、外側シールドアセンブリは、構造管の周りに螺旋状に巻かれ得る。本方法は、外側シールドアセンブリに電源を接続することと、電外側シールドアセンブリに電力が与えられた際に構造管の中及び周りに磁場を発生させることも含み得る。本方法は、内部室の周りに内側シールドアセンブリを形成することも含み得る。内側シールドアセンブリは、内部室の周りにエンクロージャを提供し得る。内側シールドアセンブリは強磁性体製であり得る。内側シールドアセンブリの外壁は、発生した磁場の長手軸に平行に流れるイオン粒子を偏向させるように磁束を向け直すように向けられ得る。

図５は、本開示の一実施形態に係るイオン放射線及び磁場曝露から構造体の内部室を遮蔽する方法のフローチャートを示す。２００では、内側シールドアセンブリが、構造体の内部室の周りに配置される。内側シールドアセンブリは、内部室を包囲する一つ以上のシールドを含み得る。内側シールドアセンブリは、球状にされ得て、又は、壁を有するエンクロージャであり得て、その壁の少なくとも一部は構造体の長手軸（及び／又は構造体中に発生する磁場）に対して非平行且つ非垂直である。

２０２では、外側シールドアセンブリが構造体の外壁に結合される。例えば、外側シールドアセンブリは、外壁の外側又は内側の表面に固定され得る。少なくとも一つの他の実施形態では、外側シールドアセンブリは、外壁内部に埋め込まれ得る。電源が外側シールドアセンブリに結合される。

２０４では、電力が外側シールドアセンブリに供給される。２０６では、外側シールドアセンブリへの電力の供給によって、磁場が構造体の中及び周りに発生する。

２０８では、発生した磁場及び内側シールドアセンブリによって、イオン粒子が内部室から離れるように偏向される。２１０では、内側シールドアセンブリによって、磁場が内部室の周りに向け直される。

図１〜図５を参照すると、本開示の実施形態は、全方向においてイオン粒子を偏向させることができる放射線遮蔽のシステム及び方法を提供する。本開示の実施形態は、宇宙船の内部キャビンの全エリアを保護する（端部を放射線に晒さない）放射線遮蔽のシステム及び方法を提供する。本開示の実施形態は、長期間にわたって有効な放射線遮蔽のシステム及び方法を提供する。更に、本開示の実施形態は、長期間磁場に晒されることに対する保護を与えるシステム及び方法を提供する。

頂部、底部、下、中間、横、水平、垂直、前方等の多様な空間及び方向に関する用語が本開示の実施形態を説明するのに使用され得るが、このような用語は、単に図面に示されている向きに関して使用されていることを理解されたい。これらの向きは、上部が下部になり、下部が上部になり、水平が垂直になる等のように反転、回転、又は変更され得る。

本願において、或る役割や動作を行うように「構成されている」構造、限定、又は要素は、その役割や動作に応じて具体的に構造的に形成され、構築され、又は適合される。その役割や動作を行うように単に修正可能であるという対象については、明確性のため、また疑念を生じさせないため、本願において、その役割や動作を行うように「構成されている」ものとはしない。

上記説明は例示的なものであり、限定的なものではないことを理解されたい。例えば、上記実施形態（及び／又はその態様）は互いに組み合わせて使用可能である。また、本開示の多様な実施形態の教示に対して、その範囲から逸脱することなく、具体的な状況や物質に適合するように、多様な修正を行い得る。本願に記載されている物質の寸法及び種類は、本開示の多様な実施形態のパラメータを定めるものである一方、それら実施形態は限定的なものではなく、例示的な実施形態である。上記説明を読むことによって、他の多様な実施形態が当業者には明らかとなるものである。従って、本開示の多様な実施形態の範囲は、添付の特許請求の範囲を、その特許請求の範囲に含まれる等価物の完全な範囲と共に参照することで決定されるものである。添付の特許請求の範囲において、「含む」や「であって」との用語は、それぞれ「備える」、「において」との用語の分かり易い等価物である。更に、「第一」、「第二」、「第三」等の用語は、目印であり、それらの対象に数字に関する制限を課すものではない。更に、添付の特許請求の範囲の限定は、そのような特許請求の範囲の限定が、更なる構造について具体性に欠ける記載が続く「するための手段」との記載で明確に用いられていない限り、ミーンズプラスファンクション形式で記載されているものではなく、米国特許法第１１２条（ｆ）に基づいて解釈されるものではない。

ここに記載されている説明は、最良の形態を含む本開示の多様な実施形態を開示して、当業者が本開示の多様な実施形態を実施すること（あらゆるデバイスやシステムを作製及び使用すること、あらゆる方法を行うことを含む）を可能にするために例を用いている。本開示の多様な実施形態の特許範囲は、特許請求の範囲によって定められるものであり、当業者が想起する他の例を含み得る。そのような他の例は、その例が請求項の文字通りの記載から異ならない構造要素を有する場合や、その例が請求項の文字通りの記載から僅かに異なる等価な構造要素を含む場合において、特許請求の範囲内にあるものである。

１００ 構造体
１０２ 遮蔽システム
１０４ 外壁
１０６ 内部室
１０８ 外側シールドアセンブリ
１１０ 内側シールドアセンブリ
１１２ 電源

Claims (13)

1. 構造体の内部室を遮蔽するためのシステムであって、
   電源と、
   前記電源に動作可能に接続され且つ前記構造体の外壁に結合された外側シールドアセンブリであって、前記構造体の中及び周りに磁場を発生させる外側シールドアセンブリと、
   前記内部室を取り囲む内側シールドアセンブリであって、放射線粒子を前記内部室から離れるように偏向させ、且つ、前記構造体内の磁場を前記内部室の周りに向け直す内側シールドアセンブリと、を備え、
   前記内側シールドアセンブリが、前記磁場の長手軸に対して非平行且つ非垂直に角度が付けられた第一の壁を有する第一のシールドと、前記第一のシールドを取り囲む第二のシールドとを備え、前記第二のシールドが、前記磁場の長手軸に対して非平行且つ非垂直に角度が付けられた第二の壁を有する、システム。
2. 前記外側シールドアセンブリが螺旋コイルを備える、請求項１に記載のシステム。
3. 前記螺旋コイルが前記外壁の外側表面に固定されている、請求項２に記載のシステム。
4. 前記螺旋コイルが前記外壁の内側表面に固定されている、請求項２に記載のシステム。
5. 前記螺旋コイルが前記外壁の内部に埋め込まれている、請求項２に記載のシステム。
6. 前記内側シールドアセンブリが一つ以上の強磁性シートを備える、請求項１に記載のシステム。
7. 前記外側シールドアセンブリが、多極磁場として前記磁場を発生させるように構成されている、請求項１に記載のシステム。
8. 構造体の内部室を遮蔽するための方法であって、
   前記構造体の外壁に外側シールドアセンブリを結合させる結合工程と、
   一つ以上の強磁性シートを備える内側シールドアセンブリによって、前記構造体の内部室を包囲する包囲工程と、
   前記外側シールドアセンブリに電源を動作可能に接続する接続工程と、
   前記外側シールドアセンブリに前記電源からの電力を供給して、前記構造体の中及び周りに磁場を発生させる電力供給工程と、
   前記内側シールドアセンブリによって、前記内部室から離れるように放射線粒子を偏向させる偏向工程と、
   前記内側シールドアセンブリによって、前記構造体内の磁場を前記内部室の周りに向け直す向け直し工程と、を備え、
   前記包囲工程が、前記内側シールドアセンブリの第一のシールドによって前記内部室を包囲することと、前記内側シールドアセンブリの第二のシールドによって前記第一のシールドを取り囲むこととを備え、前記第一のシールドが、前記磁場の長手軸に対して非平行且つ非垂直に角度が付けられた第一の壁を有し、前記第二のシールドが、前記磁場の長手軸に対して非平行且つ非垂直に角度が付けられた第二の壁を有する、方法。
9. 前記結合工程が、前記外壁の外側表面に前記外側シールドアセンブリを固定することを備える、請求項８に記載の方法。
10. 前記結合工程が、前記外壁の内側表面に前記外側シールドアセンブリを固定することを備える、請求項８に記載の方法。
11. 前記結合工程が、前記外壁の内部に前記外側シールドアセンブリを埋め込むことを備える、請求項８に記載の方法。
12. 前記電力供給工程が、多極磁場として前記磁場を発生させることを備える、請求項８に記載の方法。
13. 内部室を画定する胴体と、
    放射線及び磁場曝露から前記内部室を遮蔽する遮蔽システムと、を備える宇宙船であって、前記遮蔽システムが、
    電源と、
    前記電源に動作可能に接続され且つ前記胴体の外壁に結合された外側シールドアセンブリであって、前記胴体の中及び周りに磁場を発生させる外側シールドアセンブリと、
    前記内部室を取り囲む内側シールドアセンブリであって、前記内部室から離れるように放射線粒子を偏向させて且つ前記胴体内の磁場を前記内部室の周りに向け直す内側シールドアセンブリと、を備え、
    前記外側シールドアセンブリが螺旋コイルを備え、前記螺旋コイルが、前記外壁の内部に埋め込まれているか、前記外壁の外側表面に固定されているか、又は、前記外壁の内側表面に固定されていて、前記内側シールドアセンブリが、前記磁場の長手軸に対して非平行且つ非垂直に角度が付けられた第一の壁を有する第一のシールドと、前記磁場の長手軸に対して非平行且つ非垂直に角度が付けられた第二の壁を有する第二のシールドと、を備える、宇宙船。

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