Alexander Vitkovski (alev_biz) wrote,
Alexander Vitkovski
alev_biz

Category:

Определены безопасные время и длительность экспедиции к Марсу

Лучшим способом защититься от ионизирующего излучения при полете на Марс оказался далеко не самый очевидный: делать это в пик солнечной активности.

Лететь в максимум солнечной активности и не дольше четырех лет: определены безопасные время и длительность экспедиции к Марсу

К таким выводам пришла международная команда физиков, проанализировавшая различные варианты экранирования космического корабля и возможную радиационную обстановку на пути к Красной планете. Кроме того, удалось определить максимальную безопасную длительность экспедиции.

Научную работу со столь контринтуитивными результатами подготовили специалисты Сколковского института науки и технологий (Россия), Потсдамского центра имени Гельмгольца (Германия), Калифорнийского университета и Массачусетского технологического института (США). Статья опубликована в журнале Space Weather, текст находится в открытом доступе.



Два наиболее опасных потока ионизирующего излучения в межпланетном пространстве — высокоэнергетические частицы, выбрасываемые Солнцем (SEP), и галактические космические лучи (GCR). Причем интенсивность каждого тесно связана с активностью нашей звезды. Чем последняя выше, тем меньше опасного излучения попадает в солнечную систему извне. Это обусловлено давлением выбрасываемого звездой вещества на окружающее пространство, из-за чего вокруг нее формируется своеобразный кокон (гелиосфера).

Эта оболочка эффективно отклоняет или ослабляет высокоэнергетические частицы, источники которых находятся в глубоком космосе — в нашей или других галактиках. Тем не менее во время максимума своей активности Солнце интенсивнее облучает любой объект внутри гелиосферы. Особенно такой близкий, как незащищенный магнитным полем и атмосферой Земли космический корабль на пути к Марсу. И речь, конечно, не только о фотонах видимого или инфракрасного излучения, которые хорошо согревают и вообще можно использовать для генерации электричества. Солнце испускает альфа-частицы, протоны, электроны и даже ионы некоторых химических элементов.

Но, даже несмотря на сравнительно высокую энергию всего этого коктейля из различных частиц, их опасность все равно ниже, чем у галактических космических лучей. GCR обладают гораздо большей энергией и могут навредить сильнее. Так что лететь в межпланетном пространстве во время минимума солнечной активности, когда внешние границы гелиосферы задерживают меньше внешнего излучения, — плохая идея. Следовательно, необходимо установить, какова максимальная безопасная длительность экспедиции к Марсу именно в те периоды, когда Солнце активнее всего.

Лететь в максимум солнечной активности и не дольше четырех лет: определены безопасные время и длительность экспедиции к Марсу
Сравнение получаемой экипажем дозы в год с разбивкой по типам ионизирующего излучения. Слева — моделирование облучения галактическими космическими лучами в период максимума солнечной активности (по данным 2001 года), справа — тоже самое в период минимума солнечной активности (данные 2010 года). По вертикальной оси годовая доза в сотых зиверта, по горизонтали — поверхностная плотность экранирования космического корабля в граммах на сантиметр квадратный. Голубая линия с кружочками — общая доза по всем типам излучения, оранжевая с треугольниками — собственно галактические космические лучи, остальные — вторичное излучение от обшивки аппарата.

Чтобы ответить на этот вопрос, авторы новой научной работы использовали компьютерное моделирование «человекозаменителя» — сферы диаметром 25 сантиметров с алюминиевой оболочкой и водой внутри. Такая простецкая модель давно используется в аналогичных исследованиях и прошла проверку практикой. Что самое главное, она одновременно позволяет оценить сразу несколько параметров радиационной защиты: эффективность экранирования оболочкой аппарата, эффективность «самоэкранирования» человека (насколько хорошо частицы разных энергий замедляются внешними тканями человеческого тела), а также энергетику и глубину проникновения оставшихся незадержанными частиц.

Такой виртуальный «фантом человека» помещали в симуляцию радиационной обстановки в межпланетном пространстве. Для ее формирования применяли данные реальных наблюдений солнечной активности за период с 1997 по 2014 год. В результате оказалось, что минимум ионизирующего излучения проникает на опасную глубину в человеческое тело при поверхностной плотности обшивки корабля около 30 граммов на сантиметр квадратный. Если экранирование наращивать дальше, возникает больше вторичной радиации (в основном нейтронный поток), что в итоге только повышает получаемую космонавтами или астронавтами дозу.

Причем львиная доля проникающего через экранирование излучения даже в период высокой солнечной активности — галактические космические лучи. То есть сравнительно легкая обшивка корабля для путешествия на Марс гарантированно защитит экипаж от опасного облучения. Какие-либо дополнительные меры могут потребоваться только в случае особо сильных солнечных вспышек. Но благодаря сразу нескольким космическим аппаратам, следящим за нашим светилом, такие события можно оперативно отслеживать и предупреждать экспедицию загодя.

Кроме того, симуляция в различных моделях показала, что безопасная продолжительность экспедиции на Марс может достигать 3,8 года. Если учесть, что даже тоненькая атмосфера Красной планеты неплохо защищает от космической радиации, то с высадкой доступны и четырехлетние полеты. Такой вывод учитывает максимальную дозу облучения астронавта за всю карьеру в один зиверт — лимит, установленный космическими агентствами Европы, Канады и России. Американское NASA пока занимается пересмотром аналогичных нормативов в большую сторону, поскольку нынешние (разнятся в зависимости от возраста и пола, но не превышают 0,4 зиверта) не позволяют проводить длительные миссии к другим планетам.

Автор: Василий Парфенов





Ссылка на источник

Tags: астрономия, исследования, космос, радиация
Subscribe

Posts from This Journal “космос” Tag

Buy for 20 tokens
Вы вероятно считаете, что вам, как гражданину РФ тоже принадлежат наши недра? Наивный вы человек. Усаживайся поудобнее, мой наивный друг, протирай глаза и читай про одну очень интересную схему. Есть в нашей стране такое государственное АО как «Росгеология», задача которой, в одно…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments