我們都使用過垃圾袋，這些塑膠製品十分普遍，很難讓人聯想到它竟然也掌握著載
人上火星的關鍵。大部分的家用垃圾袋都是由聚乙烯這種聚合物所製成。雖然科學
家早就知道其同位素分子是阻隔危害人體太空輻射的絕佳防護罩，但困難處在於如
何將它由薄膜形狀定型成太空船。現在美國太空總署的科學家發明了一種以聚乙烯
為主，稱為RXF1的材料，這種材質比鋁更輕、更強韌。馬歇爾太空飛行中心（Mars
-hall Space Flight Center）太空輻射防護計畫（Space Radiation Shielding P
-roject）的科學家Nasser Barghouty說，這是一種首度結合了高級結構特性與高級
防護特性的新材料。搭乘塑膠太空船到火星？聽起來像痴人說夢，但可能這是最安
全的法子。
保護太空人不受太空輻射侵襲，是一項尚未解決的重要問題。一項載人的火星任務
來回需時30個月，還須離開地球磁場的保護範圍。部份科學家相信像鋁這樣的材質
可以提供如繞地軌道任務或月球任務之類短途航程充分的防護，但飛到火星就不行
了。相較之下，塑膠明顯是鋁的替代品，聚乙烯可以比鋁多阻絕50%的太陽閃焰，
15%的宇宙射線。
類似塑膠的材質有另一項優點，就是它們比鋁或鉛之類的物質，少產生很多「二次
輻射（secondary radiation）」。二次輻射來自防護罩本身，當太空輻射穿透防護
罩的原子時，就引起微量的核子反應。這些反應所產生的一些中子與其他的粒子像
陣雨般進入太空船。二次輻射對太空人健康的危害，甚至可能超過原始的太空輻射
。人們常以為重元素如鉛等金屬物質是最佳的輻射線防護罩，但它們產生的二次輻
射量遠大於如氫或碳一般較輕的元素。
聚乙烯是更好的防護罩的原因在此，它完全由氫與碳構成。雖然這些輕元素無法完
全隔絕太空輻射，但它們可以分裂入射的輻射粒子，大幅度降低危害的程度。這就
好比躲在柵欄後面打雪仗，雖然仍會有少量破碎的雪粒擊中你，但你不會感到如一
大團結實的雪塊迎面砸下的刺痛。聚乙烯就像是這鍊條狀的柵欄。Barghouty 說：
「事實上，任務成功或失敗的關鍵，就在於將入侵輻射分裂，同時避免產生很多的
二次輻射。這就是我們能夠使上力的地方。」
儘管塑膠有很好的防護能力，但顯然我們不會用一般的垃圾袋來建構太空船。因此
Barghouty和同事一直嘗試致力於如何利用聚乙烯在航太工程上。故而Raj Kaul發明
了RXF1（右上圖中便是Raj Kaul拿著一塊RXF1）。RXF1在拉張強度上比鋁強3倍，重
量卻輕了2.6倍，明顯高於航太要求的標準。Kaul曾在發展直昇機金屬護版的工作中
使用過類似的材料，他說：「因為RXF1是提供彈道防護用，所以它也能彈射開微小
的殞粒；也因為它是纖維性組織，所以可以彎曲覆蓋成模版，定型成特定的太空船
組件。」聚乙烯的確切製造細節因為正在申請專利權而保密。強韌度只是太空船外
殼必備的特性之一，抗熱能力與可燃程度也很重要。如果太空船在陽光輻射下融解
或是很容易著火，那船艙外殼再強韌也無濟於事。純的聚乙烯極易燃燒，因此RXF1
在抗高溫與抗燃性上還需再多做改良。
當然最終的問題還是RXF1能否安全無虞的載人到火星，關於這一點，目前沒有人有
確定的答案。太空總署輻射健康部門的主任Frank Cucinotta警告：「某些來自銀河
的宇宙輻射能量非常高，無法用限量的防護罩阻隔它；包括聚乙烯在內，所有的材
質都有這個問題。」Cucinotta和他的同事做了到火星致癌率的電腦模擬比較，結果
發現鋁製太空船和聚乙烯製太空船竟然沒有顯著的差別。這項結果與採用的理論模型
息息相關，模型在預估太空輻射對人體細胞的影響程度，同時在損傷狀況下生存的情
形。
雖然太空飛行已經數十年了，科學家至今仍然不能完全瞭解人體對宇宙輻射是如何反
應的。如果Cucinotta的模型正確，額外的聚乙烯防護罩就沒有太大實質上的益處。
Barghouty補充提到，因為有許多不確定因素，載人的火星任務還未排定行程；但就
像太空梭與太空站等飛行任務一樣有其侷限與不足之處，他相信RXF1理論上可以提供
為期30個月的火星任務充分的防護功能。
聚乙烯今天的歸宿在垃圾場，明天可能到另一個的星球，到一個人類想像不到的所在。
參考資料：http://www.spacedaily.com/news/materials-05zm.html, 2005.08.26
* 轉載自臺北天文館
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