Космическая радиация. Непреодолимый барьер?

Поделитесь с друзьями!
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

При обсуждении возможности пилотируемых полетов на Марс сразу же появляются «специалисты», которые начинают читать одну и ту же мантру — космическая радиация убьёт вас всех, космическую радиацию не преодолеть, дальнего космоса людям не видать и так далее…

Давайте сегодня попробуем разобраться в этом вопросе и навсегда поставим в этой теме точку.

Что такое космическая радиация?

Жители Земли защищены от воздействий космических излучений атмосферой и магнитным полем нашей планеты. Астронавты, живущие на Международной космической станции (МКС), не имеют атмосферы над головой. Однако защита магнитосферы Земли на них все еще распространяется. Но обречены ли на гибель космонавты, отправляющиеся на Марс?

Для начала давайте уточним, что мы понимаем под термином «космическая радиация».

Основными источниками излучения за пределами нашей планеты являются Солнце и космические лучи. Солнце испускает ионизирующее излучение в виде ультрафиолетового света, рентгеновских лучей и гамма-лучей. Однако вклад этой части электромагнитного спектра в дозу, получаемую космонавтами, незначителен. Если, конечно, они не покидают свой космический корабль. Или делают это на короткое время (в скафандре, конечно).

Что нас действительно должно беспокоить, так это непрерывный поток частиц, известный как «солнечный ветер». Он состоит в основном из протонов. И, в меньшей степени, из альфа-частиц (ядер гелия), а также тяжелых ионов. Частицы солнечного ветра имеют относительно низкую энергию, от 1 до 10 килоэлектронвольт (кэВ). И их относительно легко остановить. Однако время от времени Солнце испускает большое количество частиц, имеющих более высокие энергии (выше 10 МэВ). Вот они очень опасны. Подобные события называются SPE (Solar Particle Event).  Более известны они как «солнечные бури». SPE связаны со вспышками на Солнце и корональными выбросами (CME). Это два очень мощных явления, которые наша звезда время от времени инициирует.

Второй тип излучения — это так называемые «космические лучи». Еще их иногда называют галактические космические лучи. Они так же, как и солнечный ветер, в основном состоят из протонов (90%). Однако, помимо своего происхождения, космические лучи имеют фундаментальное отличие от солнечного ветра: энергию. Хотя плотность их потока слабее, чем у солнечного ветра, космические лучи могут быть намного более энергичными. Поскольку они движутся со скоростью, близкой к скорости света. Протоны высоких энергий очень опасны. Тяжелые ядра (а их в космических лучах около 1%) являются настоящими монстрами. И главной задачей, когда речь заходит о борьбе с радиацией в космосе, является защита именно от этого типа излучения.

Друзья-товарищи

Два вышеописанных типа излучения дополняют друг друга во времени. Так происходит потому, что события SPE более часты во время максимальной солнечной активности. То есть как раз тогда, когда большая напряженность магнитного поля Солнца снижает поток космических лучей. И наоборот: во время солнечного минимума становится меньше SPE, но больше космических лучей.

Как же бороться с радиацией? В случае солнечного ветра и явлений SPE можно резко снизить дозу облучения, используя корпус космического корабля в качестве брони. Вода и полиэтилен, например, являются прекрасными щитами от протонов. Поэтому в случае солнечной бури космонавты могут укрыться в тех частях космического корабля, которые окружены дополнительным оборудованием или модулями. И, если это возможно, обмотаться пленкой и залезть в бочку с водой😁.

Однако против самых высокоэнергичных космических частиц защиты у нас нет.

Радиация во время перелета и на Марсе

Дозы облучения, которые космонавт получит во время полета на Марс, раньше можно было прикинуть чисто теоретически. Но все изменилось благодаря инструменту RAD, который и по сей день работает на борту марсохода Curiosity. Во время перелета на Марс RAD непрерывно изучал радиационный фон. В основном он был связан с космическими лучами (0,45 миллигрея в день) с точечным увеличением из-за событий SPE. В случае Curiosity их было пять. Но ни одно из этих событий не было очень интенсивным. Да, событие SPE увеличивает дозу полученного излучение почти на два порядка. Но это такие непостоянные и кратковременные события, что их вклад в общую дозу составляет всего 5%. Итак, по данным RAD, средняя доза накопленной радиации при полете на Марс составляет 1,7 миллизиверта в сутки. Для сравнения — при рентгеновской компьютерной томографии (КТ, РКТ, CT), доза составит 1-2 миллизиверта. За несколько секунд. И это никого особо не смущает.

Когда марсоход начал свою работу на поверхности Марса, оказалось, что доза радиации уменьшилась в 2.5 раза по сравнению с перелетом. И в основном из-за того, что планета действует как огромный щит, блокирующий большинство космических лучей. Если бы на Марсе не было атмосферы, уменьшение потока излучения произошло бы всего в два раза, а не в два с половиной. Этот дополнительный фактор связан с тонкой марсианской атмосферой, которая также блокирует часть падающего излучения.

Прибор RAD показал, что влияние SPE на поверхность Марса минимально. А вклад космических лучей увеличивается, когда Солнце входит в минимум своего цикла активности.

Лететь можно

Все это, конечно, здорово. Но что все это значит? Является ли космическая радиация во время полета на Марс непреодолимой проблемой? Что ж, вывод таков: суточная доза радиации, которую космонавт получит на поверхности Марса, такая же как и на МКС. А в пути доза будет примерно в три раза выше. Поэтому ключевым фактором является продолжительность миссии. Именно поэтому в ходе выполнения миссии «Аполлон» эту проблему решали, максимально сократив продолжительность полетов. И хотя суточная доза облучения, полученная астронавтами, была выше, чем на околоземной орбите, общая накопленная доза все же была намного ниже, чем та, которую получает в настоящее время экипаж МКС.

Суммарная доза, полученная космонавтом за полугодовую миссию на МКС колеблется от 50 до 100 миллизивертов. В зависимости от состояния солнечного цикла. Однако путешествие на Марс продлится от двух до трех лет. Поэтому общая накопленная доза будет лежать где-то между 1000 и 1300 миллизивертами во время солнечного минимума. Много ли это или мало? Выживет ли человек в таких условиях?

Согласно медицинским критериям НАСА, максимальное значение суммарной дозы должно быть таким, чтобы вероятность того, что у космонавта разовьется рак на протяжении всей его жизни, не превышала 3%. Помните, что побочные эффекты от воздействия радиации — характеристика вероятностная. Все зависит от конктретного человека, его возраста и пола. 1,3 зиверта, полученные во время полета к Марсу, соответствуют максимальным накопленным дозам радиации за десять лет, которые НАСА допускает в соответствии с его рекомендациями 2000 года. Поэтому, конечно, риск есть. Но не смертельный. Космическая радиация ни в коем случае не является непреодолимым препятствием для полета на Марс.

Но лучше оставайтесь дома.😁

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.


Поделитесь с друзьями!
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Оставьте комментарий

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: