Space Radiation Superconductive Shield (SR2S) is an EU funded FP7 project which is researching new technology to protect astronauts in space from radiation. On 9th April 2014 in Torino, Italy, SR2S held their first conference to give an update on the project so far. For more information on this project visit: www.sr2s.eu Twitter - @SR2SMars

1. 83230913-DOC-TAS-IT-001
24/07/14
Ref.:
Welcome to the SR2S Workshop!
Radiation: a key space exploration challenge
P. Messidoro, C. Lobascio
Thales Alenia Space Italia, Torino, Italy

2. 83230913-DOC-TAS-IT-001
Our mission:
Space Exploration & Science
Image credit: NASA

3. Il documento non deve essere riprodotto, modificato, adattato, pubblicato, tradotto in qualsiasi forma sostanziale, in tutto o in
parte,
né divulgato a terze parti senza il preventivo consenso scritto di Thales Alenia Space - © 2012, Thales Alenia Space
There’s Italy behind the ISS… literally!
Image credit: NASA
There’s Italy behind the ISS… literally!

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né divulgato a terze parti senza il preventivo consenso scritto di Thales Alenia Space - © 2012, Thales Alenia Space
Italian Contribution
50% habitable volumes
designed & integrated in Torino
by Thales Alenia Space – Italia
Columbus
Node 2
Node 3
Cupola
PMM
MPLM
ATV - ICC
Permanent Modules
Logistic Modules
Image credit: NASA
Cygnus
PCM
Our contribution

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24/07/14
5
Ref.:
Commercial
Transportation
Services
ISS
Technology
Demonstrators
Post-ISS
Inflatable
Habitats
Moon
NEO
Mars
Lunar Pressurized
Rovers
ExoMars
MSR
Long Duration
Habitat
Cis-lunar Complex
Marco Polo
ISS Test Bed
for Exploration
Lunar Landers
MPCV/ ESM
TAS-I Space
Exploration
Road map

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The Space
Radiation
challenge

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Superstorms
Earth barely missed
solar superstorm on
23 July 2012 (Ref.:
Nature Comms 5: 3481)
Potentially similar to
1859 Carrington
Event
Damage in US
estimated at $0.6-2.6
trillion (Ref.: Lloyd’s
Atm. & Env. Res, 2013)

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Mars human mission
•Each year 1/3 of
DNA damaged by
Galactic Cosmic Ray
•Dose ~ 0.8 Sv/y vs
0.05 Sv/y for nuclear
plant workers
(Friedberg)
Radiation effects

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24/07/14
9
Ref.:
Countermeasures – the Fantastic Four
1 Passive Shielding
2 Active Shielding
3 Drugs & Diet & genetic
4 Forecast
Also: Reduction of Biological
Risk Uncertainties

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Passive shielding: Space Heritage for… larger particles

11. 11
High Resistance Meteoroids & Debris Shields: Columbus

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24/07/14
12
Ref.:
ΔM = 1 t
Δ$ ~ 50 M$
Columbus
Adding 1 g/cm2
for radiation protection means…
Mass is the currency of space!

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Ground Testing in accelerators (ESA – ROSSINI)

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Flight Testing on ISS (ALTCRISS, M. Casolino)
POLYETHYLENE
TILES + dosimeters

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Flight Testing on ISS (ALTEA Shield, L. Narici)

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24/07/14
16
Ref.:
Passive shielding is…
Liquid H2
Polyethylene
Water
Aluminum
Lead
best
worst
RANGEOF
INTEREST
Available technology
Effective for Solar Particle Ev.
Hydrogen-rich materials
> effective
BUT
Unable to protect from
Galactic Cosmic Rays
in long deep space missions
Kevlar epoxy

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Active Shielding
And now: Shields Up!

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18
Thanks for your
attention!

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Need of reliable Space Weather Forecasts
The twin NASA Van Allen
Probes orbit in Earth's
inner and outer radiation
belts.
Credit: JHU/APL, NASA

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Source: NASA NIAC

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Cosmic Rays
Solar Particles
Meteoroids
& Debris
Vacuum
Residual
Atmosphere
Plasma
Space environment…

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natural space radiation environment
GCR SPE

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1996 2015
overall risk
risk coefficients
high-LET radiation
risk coefficients
low-LET radiation
radiation transport
(calculations)
radiation
environment
(spectra)
50%
400-1500%
Uncertainties in radiation risk
NASA risk uncertainty reduction strategy

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PEPS
Planetary Environment Protection Solutions
Baffle Trap
Facility Control System
Internal Chamber
Planetary Environment
Simulation Chamber (PESCha)
Dust Removal System
Dust Particle Counter
Moon & Mars Soil Simulant
Dust Mitigation Technologies
Security Cabinet
Radiation Sources
Radiation Shielding Technologies

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Pressurized Module – structures, passive thermal elements
Micro-meteoroid & Orbital
Debris Shielding
Passive Thermal Insulation
Primary Structure
Pressurized w/ Hatches
Secondary structures
and racks
To accommodate
equipment and
experiments

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Mission Control

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Cupola… inspiring people on orbit and on Earth

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Credit
Space.com

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Today and future ISS: Commercial Systems

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Key impacts of space flight (and aging) on humans
Adaptation
during
(and after) flight
• Muscular atrophy
• Osteoporosis
• Cardio-vascular
deconditioning
• Immune system deficit
Ionizing RadiationModified gravity
• Cataract
• Cancer
Acute / Late
Deterministic Stochastic
effects

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Orion System Elements
Spacecraft Adapter
structural transition to launch vehicle
Launch Abort System
emergency escape during launch
Crew Module
crew and cargo transport
European Service Module
propulsion, electrical power, fluids storage

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Gravity 3.72 m/s2
Temperature
130K ÷ 300K.
Nominal 215K
Solar
radiation
615 W/m2
Thin CO2
atmosphere
(7 hPa)
Radiation
Atmosphere shields
about 16 g/cm2
Local magnetic
field
Terrain composition
• SiO2 (44.7%)
• Fe2O3 (18.2%)
• MgO (8.3%)
• Al2O3 (5.7%)
• CaO (5.6%)
MARS!

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EXOMARS

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Objectives:
 Demonstrate European capability to land
a surface package on Mars
 Perform Mars Atmosphere investigation
 Provide communications capability for
present and future missions
EXOMARS 2016

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Human MARS
Exploration
Tito, who paid about
$20 million to visit the
International Space
Station in 2001, has
founded a new
nonprofit company
called the Inspiration
Mars Foundation. The
manned mission is
intended to “generate
new knowledge,
experience and
momentum for the
next great era of space
exploration”
Wired, 20 Feb 2013

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from 100 m3
to 400- 500 m3
Space Habitats
Evolution:
INFLATABLEs

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Solar System Exploration

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Active Shielding