For nylig er emnet udforskning og kolonisering af Mars dukket op fra science fiction. USA, Europa, Rusland og
De er truet af stråling.
Stråling fra rummet. Hvorfor er mennesker sikre på Jorden?
For det første er partikler af energi, der flyver ud af solen som følge af kæmpe soludbrud, farlige for mennesker.
Ud over fakler, kæmpe skyer -koronale masseudsprøjtninger - der indeholder en milliard ton solmateriale, eksploderer undertiden på solens overflade. I stigende grad mener forskere, at udsprøjtning af koronale masser spiller en dominerende rolle i styringen af den mest kraftfulde stråling fra solen: solenergipartikler eller SEP (solenergiske partikler).
SEP'er er partikler (for det meste protoner, menogså elektroner og ioner), der flyver med så høje hastigheder, at nogle af dem når Jorden, 150 millioner km væk, på mindre end en time.
Stråling er den energi, der er indeholdt ielektromagnetiske bølger eller transporteret af partikler. Energi overføres, når en bølge eller partikel kolliderer med noget andet, såsom en astronaut eller en komponent i et rumfartøj. SEP'er er farlige, fordi de kan passere gennem huden, frigive energi og ødelægge celler eller DNA i deres vej. En sådan skade kan øge risikoen for kræft senere i livet eller i ekstreme tilfælde forårsage akut strålingssyge på kort sigt.
Hvorfor er mennesker sikre på Jorden?
På Jorden er mennesker forsikret mod denne skade. Men hvorfor?
Jordens beskyttende "magnetiske boble" - magnetosfære- afviser de fleste solpartikler. Atmosfæren undertrykker også alle partikler, der trænger ind i den. Den internationale rumstation bevæger sig i en lav jordbane, mens den er under jordens beskyttelse, og stationens skrog hjælper også med at beskytte besætningen mod stråling.
Jorden er i centrum af en enorm blå kometformet boble.
Jordens magnetiske boble, kaldet magnetosfæren,vist i blåt. Magnetosfæren giver naturlig beskyttelse mod kosmisk stråling ved at aflede de fleste af de ladede solpartikler fra Jorden.
Kredit: Andøya Space Center / Trond Abrahamsen
Men uden for Jordens magnetiske rækkevidde kan menneskelige opdagelsesrejsende møde hård stråling fra rummet.
Astronautbeskyttelsesstrategi
Tænketankens hovedstrategiarbejde i rummet - for at bruge enhver tilgængelig masse på skibet. De omfordeler det på en sådan måde, at de udfylder områder, der ikke er tilstrækkeligt beskyttet og dirigerer besætningen til godt beskyttede områder.
Jo større masse der er mellem besætningen og strålingendet er mere sandsynligt, at farlige partikler vil overføre deres energi, før de når besætningen. På månen kan astronauter dynge månens jord eller regolith over deres skjulesteder og drage fordel af miljøets naturlige beskyttelsesmaterialer. Men når det kommer til design af et rumfartøj, bliver det hurtigt dyrt at stole på dets størrelse for beskyttelse, da der kræves mere drivmiddel for at udsætte mere masse.
Johnsons team arbejder på at udvikle metoderafskærmning uden at tilføje yderligere materialer. Astronauter vil ikke være i stand til at flyve i "særlig strålingsafskærmning". Lovgivningen om distribution af nyttelast på et skib er sådan, at enhver genstand, som et team af astronauter flyver med, skal være multifunktionel.
Til Orion-rumfartøjet udviklede de sigen plan for astronauter om at bygge et midlertidigt husly fra tilgængelige materialer til rådighed, inklusive opbevaringsenheder, der allerede er om bord eller forsyninger med mad og vand. Hvis der udbryder en anden storm på Solen, så stærk som i Apollo-missionernes æra, vil Orions besætning være sikker og sund.
Jessica Vos (forgrund), stedfortræderOrion-sundheds- og medicinsk teknologispecialist og astronaut Anne McClain (baggrund) demonstrerer en strålingsbeskyttelsesplan på et typisk Orion-rumfartøj. Under SEP-begivenheden vil besætningen bruge opbevaringsposer ombord på Orion til at skabe et tæt ly mod stråling.
Andre teams på NASA tackle strålingsproblemet medkreative løsninger ved at udvikle teknologier som bærbare veste og masseforøgende enheder og elektrisk ladede overflader, der afbøjer stråling.
Også en erfaren rumdesignerrumdragter Amy Ross i NASAs Johnson Space Center i Houston udvikler nye dragter til Månen og Mars. Det var prøverne på hendes prototype rumdragt, der gik til Mars på udholdenhedsmissionen for verifikation og analyse.
Vedholdenhed er lanceret. Hvordan vil det forberede os på koloniseringen af Mars?
Hvordan beskytter man dig mod solen? Vigtigste problemer
For at beskytte astronauter mod partikelstormesolenergi, skal du vide, hvornår en sådan storm opstår. Men partikelstrømme er ustabile og vanskelige at forudsige. Naturen af turbulente soludbrud er endnu ikke helt forstået.
Ideelt set kan du se på en aktivet område på solen, se hvordan det udvikler sig, og prøv at forudsige, hvornår udbruddet vil forekomme. Problemet er, at selvom du kunne forudsige blændinger og koronale masseudstødninger, producerer kun en lille brøkdel faktisk partikler, der er farlige for astronauter.
Richardson
Og hvis der vises SPE'er, er det sværtforudsige, hvor de vil hen. Magnetfeltets kraftlinjer er en motorvej for ladede partikler, men når solen roterer, bliver vejene til spiraler. Nogle partikler er slået ud på grund af feltlinjernes knæk. Som et resultat kan de sprede sig i hele solsystemet i form af en enorm tåget sky.
Solskærmen den 7. august 1972 varoptaget af Big Bear Solar Observatory i Californien. Dette særlige udbrud, kendt som havhesteudbruddet på grund af formen på de lyse områder, udløste en kraftig SEP-begivenhed, der kunne skade astronauter, hvis Apollo-missionen havde været i gang på det tidspunkt.
Modeller til at forudsige, hvornår visesSEP er i de tidlige stadier af udviklingen. En af dem bruger ankomsten af lettere og hurtigere elektroner til at forudsige strømmen af tungere protoner, der følger, som er farligere.
Forskere stoler på NASA's heliofysiske missionertil udvikling af rumvejrprognosemodeller. Dette hjælper med at placere rumfartøjer på forskellige synspunkter mellem solen og jorden. Lanceret i 2018 flyver NASAs Parker Solar Probe tættere på solen end noget andet rumfartøj før den. Rumfartøjet vil spore SEP'er nær deres kilde. Dette vil være nøglen til at afsløre, hvordan soludbrud fremskynder partikler.
Tiden betyder også noget. Solen gennemgår 11-årige cyklusser med høj og lav aktivitet. Under solens maksimum er solen dækket af områder med høj magnetisk spænding, der er klar til at bryde ud. Under solminimum, når der er få eller ingen solpletter, er udbrud sjældne.
Mens forskere fortsætter med at forbedre sigderes modeller, NASAs heliofysiske rumfartøj leverer allerede observationer for at give astronauter et komplet billede, forståelse og forudsigelse af farer. Og vigtigst af alt tilladelse til at udføre missioner. Hvis der ikke er nogen aktive pletter på solen, kan forskere med tillid sige, at der ikke vil være solstrøm.
En anden fare. Stråling fra nærliggende galakser
Den anden type kosmisk strålingspreder sig endnu længere end partikler af solenergi. Galaktiske kosmiske stråler - partikler fra langt væk eksploderende stjerner andre steder i Mælkevejen - bombarderer konstant solsystemet ved næsten lyshastigheder. Hvis solenergipartikler pludselig bruser, er galaktiske kosmiske stråler mere som en konstant dryp. Men regnregn kan også være ubelejligt.
Solsystemet er i centrum af to store lilla bobler, der repræsenterer heliosfæren. Guldstriber reflekteres overalt.
Dette billede viser solsystemet ogSolens magnetiske boble, heliosfæren, der strækker sig langt ud over dets grænser. De lyse striber repræsenterer kosmiske stråler. Under solens maksimum, når heliosfæren bliver stærkere, blokerer den for flere kosmiske stråler.
NASA Goddard Space Flight Center / Conceptual Imaging Lab
Kosmiske stråler har tendens til at være merestærkere end selv de mest energiske solpartikler. Det samme rumfartøj, der beskytter besætningen mod solenergipartikler, vil ikke være i stand til at holde kosmiske stråler på afstand, så kosmiske stråler udgør et alvorligt problem, især for lange missioner som rejser til Mars, som vil tage seks til ti måneder.
Selvom SEP er svær at forudsige, galaktiskkosmiske stråler ankommer med konstant hastighed. På et sekund rammer omkring 90 kosmiske stråler et punkt i rummet på størrelse med en golfbold. I mellemtiden, under et regnskyl i september, kunne der være yderligere 1.000 partikler, der bevæger sig gennem det rum på størrelse med en golfbold. Denne hastighed hjælper med at bestemme strålingsgrænser og missionsvarighed. I denne er NASAs førende strategi til at begrænse eksponeringen for kosmiske stråler. NASA overvåger astronauternes individuelle doser for at sikre, at de ikke udsættes for overskydende stråling.
Kosmiske stråler er sammensat af tunge elementersåsom helium, ilt eller jern. Massive partikler bryder atomer, når de kolliderer med noget, det være sig en astronaut eller et rumfartøjs tykke metalvægge. Virkningen forårsager en strøm af yderligere partikler - sekundær stråling, hvilket yderligere forværrer faren for kosmiske stråler.
Eksponering for kosmiske stråler er også forbundet medsolcyklus. I den relative ro af solminimumet trænger kosmiske stråler let ind i solens magnetfelt. Men under solens maksimum intensiveres solens magnetiske boble med stigende solaktivitet og skubber nogle ubudne gæster væk fra galakser. Mærkeligt nok hjælper skadelig stråling med at neutralisere anden farlig stråling.
Læs også
- Oprettet en måde at udrydde parasitter ved at blokere alle veje for deres stofskifte
- Hvorfor er forskere så interesserede i Ceres? Alt om planeten, som de aktivt leder efter
- Efter introduktionen af den russiske vaccine blev 144 bivirkninger fundet hos frivillige