In jüngster Zeit ist das Thema der Erforschung und Besiedlung des Mars aus der Science-Fiction hervorgegangen. USA, Europa, Russland und
Sie sind durch Strahlung bedroht.
Strahlung aus dem Weltraum. Warum sind Menschen auf der Erde sicher?
Erstens sind Energieteilchen, die infolge riesiger Sonneneruptionen aus der Sonne fliegen, für Menschen gefährlich.
Neben Fackeln riesige Wolken -Koronale Massenauswürfe, die eine Milliarde Tonnen Sonnenmaterial enthalten, explodieren manchmal auf der Sonnenoberfläche. Wissenschaftler glauben zunehmend, dass koronale Massenauswürfe eine dominierende Rolle bei der Kontrolle der stärksten Sonnenstrahlung spielen: Sonnenenergieteilchen oder SEPs (Solarenergieteilchen).
SEPs sind Teilchen (hauptsächlich Protonen, aber(auch Elektronen und Ionen) fliegen mit so hoher Geschwindigkeit, dass einige von ihnen in weniger als einer Stunde die 150 Millionen Kilometer entfernte Erde erreichen.
Strahlung ist die Energie, die in enthalten istelektromagnetische Wellen oder von Partikeln getragen. Energie wird übertragen, wenn eine Welle oder ein Teilchen mit etwas anderem kollidiert, beispielsweise einem Astronauten oder einer Komponente in einem Raumschiff. SEPs sind gefährlich, weil sie durch die Haut gelangen, Energie freisetzen und Zellen oder DNA auf ihrem Weg zerstören können. Solche Schäden können das Krebsrisiko im späteren Leben erhöhen oder im Extremfall kurzfristig eine akute Strahlenkrankheit verursachen.
Warum sind Menschen auf der Erde sicher?
Auf der Erde sind die Menschen gegen diesen Schaden versichert. Aber warum?
Die schützende "magnetische Blase" der Erde - Magnetosphäre- lehnt die meisten Sonnenpartikel ab. Die Atmosphäre unterdrückt auch alle Partikel, die in sie eindringen. Die Internationale Raumstation bewegt sich unter dem Schutz der Erde in einer niedrigen Erdumlaufbahn, und der Rumpf der Station trägt auch dazu bei, die Besatzung vor Strahlung zu schützen.
Die Erde befindet sich im Zentrum einer riesigen blauen kometenförmigen Blase.
Die Magnetblase der Erde, die Magnetosphäre genannt wird,in blau dargestellt. Die Magnetosphäre bietet natürlichen Schutz vor kosmischer Strahlung, indem sie die meisten geladenen Sonnenpartikel von der Erde ablenkt.
Bildnachweis: Andøya Space Center / Trond Abrahamsen
Aber außerhalb der magnetischen Reichweite der Erde können menschliche Entdecker starker Strahlung aus dem Weltraum ausgesetzt sein.
Astronautenschutzstrategie
Die Hauptstrategie des Think TanksArbeit im Weltraum - um jede verfügbare Masse auf dem Schiff zu nutzen. Sie verteilen es so, dass nicht ausreichend geschützte Bereiche ausgefüllt werden und die Besatzung in gut geschützte Bereiche geleitet wird.
Je größer die Masse zwischen Besatzung und Strahlung, destoes ist wahrscheinlicher, dass gefährliche Partikel ihre Energie übertragen, bevor sie die Besatzung erreichen. Auf dem Mond können Astronauten Monderde oder Regolith über ihre Verstecke häufen und dabei die natürlichen Schutzmaterialien der Umwelt nutzen. Aber wenn es um das Design des Raumfahrzeugs geht, wird es schnell teuer, sich auf seine Größe zum Schutz zu verlassen, da mehr Treibstoff benötigt wird, um mehr Masse zu starten.
Johnsons Team arbeitet an der Entwicklung von MethodenAbschirmung ohne zusätzliche Materialien. Astronauten werden nicht in der "besonderen Strahlenabschirmung" fliegen können. Die Gesetze der Nutzlastverteilung auf einem Schiff sind so, dass jedes Objekt, mit dem das Astronautenteam fliegt, vielseitig einsetzbar sein muss.
Für das Orion-Raumschiff entwickelten sieein Plan für Astronauten, aus verfügbaren Materialien eine provisorische Unterkunft zu bauen, einschließlich bereits an Bord befindlicher Lagereinheiten oder Vorräte an Nahrung und Wasser. Wenn auf der Sonne ein weiterer Sturm ausbricht, der so stark ist wie zu Zeiten der Apollo-Missionen, wird die Crew der Orion gesund und munter sein.
Jessica Vos (Vordergrund), StellvertreterinOrion-Gesundheits- und Medizintechnikspezialistin und Astronautin Anne McClain (Hintergrund) demonstrieren einen Strahlenschutzplan an Bord einer typischen Orion-Raumsonde. Während des SEP-Events wird die Crew die Aufbewahrungstaschen an Bord der Orion verwenden, um einen engen Schutz vor Strahlung zu schaffen
Andere Teams der NASA gehen das Strahlungsproblem mit ankreative Lösungen, entwickeln Technologien wie tragbare Westen und massesteigernde Geräte sowie elektrisch geladene Oberflächen, die Strahlung ablenken.
Außerdem ein erfahrener RaumdesignerRaumanzüge Amy Ross vom Johnson Space Center der NASA in Houston entwickelt neue Anzüge für Mond und Mars. Es waren die Proben ihres Prototyp-Raumanzugs, die auf der Perseverance-Mission zur Überprüfung und Analyse zum Mars gingen.
Perseverance ist gestartet. Wie wird es uns auf die Kolonisierung des Mars vorbereiten?
Wie schützt man sich vor der Sonne? Hauptprobleme
Um Astronauten vor Partikelstürmen zu schützenSolarenergie, müssen Sie wissen, wann ein solcher Sturm auftritt. Aber Partikelflüsse sind unbeständig und schwer vorherzusagen. Die Natur turbulenter Sonneneruptionen ist noch nicht vollständig verstanden.
Im Idealfall könntest du dir ein aktiveseinen Bereich auf der Sonne, sehen Sie, wie er sich entwickelt, und versuchen Sie vorherzusagen, wann der Ausbruch stattfinden wird. Das Problem ist, dass selbst wenn man Flares und koronale Massenauswürfe vorhersagen könnte, nur ein kleiner Bruchteil tatsächlich Partikel produziert, die für Astronauten gefährlich sind.
Richardson
Und wenn SPEs auftauchen, ist es schwierigvorhersagen, wohin sie gehen werden. Die Kraftlinien des Magnetfelds sind eine Autobahn für geladene Teilchen, aber wenn sich die Sonne dreht, verwandeln sich die Straßen in Spiralen. Durch die Knicke der Feldlinien werden einige Partikel herausgeschlagen. Dadurch können sie sich in Form einer riesigen Nebelwolke im gesamten Sonnensystem ausbreiten.
Die Sonneneruption am 7. August 1972 waraufgenommen vom Big Bear Solar Observatory in Kalifornien. Dieser spezielle Ausbruch, der aufgrund der Form der hellen Bereiche als Seepferdchen-Ausbruch bekannt ist, löste ein starkes SEP-Ereignis aus, das Astronauten schaden könnte, wenn die Apollo-Mission zu diesem Zeitpunkt im Gange war.
Modelle zur Vorhersage, wann sie erscheinen werdenSEP befinden sich in einem frühen Entwicklungsstadium. Einer von ihnen nutzt die Ankunft leichterer und schnellerer Elektronen, um den nachfolgenden Fluss schwererer Protonen vorherzusagen, die gefährlicher sind.
Wissenschaftler verlassen sich auf heliophysikalische Missionen der NASAfür die Entwicklung von Weltraumwettervorhersagemodellen. Dies hilft, die Raumschiffe an verschiedenen Standpunkten zwischen Sonne und Erde zu positionieren. Die 2018 gestartete Parker Solar Probe der NASA fliegt näher an der Sonne als jede andere Raumsonde zuvor. Die Raumsonde wird SEPs in der Nähe ihrer Quelle verfolgen. Dies wird der Schlüssel sein, um herauszufinden, wie Sonneneruptionen Teilchen beschleunigen.
Auch die Zeit ist wichtig.Die Sonne durchläuft 11-jährige Zyklen hoher und niedriger Aktivität. Während des Sonnenmaximums ist die Sonne von Bereichen mit hoher magnetischer Spannung bedeckt, die zum Ausbruch bereit sind. Während des Sonnenminimums, wenn es wenige oder keine Sonnenflecken gibt, sind Eruptionen selten.
Während sich die Wissenschaftler weiter verbessernihre Modelle liefern die heliophysikalischen Raumsonden der NASA bereits Beobachtungen, um Astronauten ein vollständiges Bild, Verständnis und Vorhersage von Gefahren zu vermitteln. Und vor allem die Erlaubnis, Missionen abzuschließen. Wenn es keine aktiven Flecken auf der Sonne gibt, können Wissenschaftler getrost sagen, dass es keine Sonnenflut geben wird.
Eine weitere Gefahr. Strahlung benachbarter Galaxien
Die zweite Art der kosmischen Strahlungbreitet sich noch weiter aus als Teilchen der Sonnenenergie. Galaktische kosmische Strahlung - Teilchen längst vergangener explodierender Sterne an anderer Stelle in der Milchstraße - bombardieren das Sonnensystem ständig mit nahezu Lichtgeschwindigkeit. Wenn Sonnenenergieteilchen ein plötzlicher Regenguss sind, dann ist die galaktische kosmische Strahlung eher wie ein stetiger Nieselregen. Aber auch Nieselregen kann unangenehm sein.
Das Sonnensystem befindet sich im Zentrum von zwei großen violetten Blasen, die die Heliosphäre darstellen. Überall spiegeln sich goldene Streifen.
Dieses Bild zeigt das Sonnensystem unddie magnetische Blase der Sonne, die Heliosphäre, die weit über ihre Grenzen hinausreicht. Die hellen Streifen repräsentieren kosmische Strahlung. Während des Sonnenmaximums, wenn die Heliosphäre stärker wird, blockiert sie mehr kosmische Strahlung.
NASA Goddard Space Flight Center / Conceptual Imaging Lab
Kosmische Strahlung ist tendenziell mehrstärker als selbst die energiereichsten Sonnenteilchen. Dasselbe Raumschiff, das die Besatzung vor Sonnenenergiepartikeln schützt, wird die kosmische Strahlung nicht auf Distanz halten können.
Obwohl SEP schwer vorherzusagen ist, ist es galaktischKosmische Strahlung kommt mit konstanter Geschwindigkeit an. In einer Sekunde treffen etwa 90 kosmische Strahlen auf einen Punkt im Weltraum von der Größe eines Golfballs. Während eines SEP-Regengusses könnten sich unterdessen weitere 1.000 Partikel durch diesen golfballgroßen Raum bewegen. Diese Geschwindigkeit hilft bei der Bestimmung der Strahlungsgrenzwerte und der Missionsdauer. In diesem ist die führende Strategie der NASA zur Begrenzung der Exposition gegenüber kosmischer Strahlung. Die NASA überwacht die individuellen Dosen der Astronauten, um sicherzustellen, dass sie keiner übermäßigen Strahlung ausgesetzt sind.
Kosmische Strahlung besteht aus schweren Elementenwie Helium, Sauerstoff oder Eisen. Massive Teilchen brechen Atome, wenn sie mit etwas kollidieren, sei es ein Astronaut oder die dicken Metallwände eines Raumschiffs. Der Aufprall verursacht einen Strom zusätzlicher Partikel - Sekundärstrahlung, die die Gefahr der kosmischen Strahlung weiter verschärft.
Die Exposition gegenüber kosmischer Strahlung ist auch verbunden mitSonnenzyklus. In der relativen Ruhe des Sonnenminimums durchdringen kosmische Strahlen leicht das Sonnenmagnetfeld. Aber während des Sonnenmaximums verstärkt sich die magnetische Blase der Sonne mit zunehmender Sonnenaktivität und verdrängt einige Eindringlinge von Galaxien. Ironischerweise hilft schädliche Strahlung, andere gefährliche Strahlung zu neutralisieren.
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