Πρόσφατα, το θέμα της εξερεύνησης και του αποικισμού του Άρη προέκυψε από την επιστημονική φαντασία. ΗΠΑ, Ευρώπη, Ρωσία και
Απειλούνται από ακτινοβολία.
Ακτινοβολία από το διάστημα. Γιατί οι άνθρωποι είναι ασφαλείς στη Γη;
Πρώτα απ 'όλα, σωματίδια ενέργειας που πετούν έξω από τον Sunλιο ως αποτέλεσμα γιγάντιων ηλιακών εκρήξεων είναι επικίνδυνα για τους ανθρώπους.
Εκτός από φωτοβολίδες, τεράστια σύννεφα -στεφανιαίες μάζες - που περιέχουν ένα δισεκατομμύριο τόνους ηλιακού υλικού, μερικές φορές εκρήγνυνται στην επιφάνεια του ήλιου. Όλο και περισσότερο, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι οι εκτοξεύσεις μάζας στεφάνων παίζουν κυρίαρχο ρόλο στον έλεγχο της πιο ισχυρής ακτινοβολίας από τον Sunλιο: σωματίδια ηλιακής ενέργειας ή SEP (σωματίδια ηλιακής ενέργειας).
Τα SEP είναι σωματίδια (κυρίως πρωτόνια, αλλάεπίσης ηλεκτρόνια και ιόντα) που πετούν με τόσο υψηλές ταχύτητες που μερικά από αυτά φτάνουν στη Γη, 150 εκατομμύρια χιλιόμετρα μακριά, σε λιγότερο από μία ώρα.
Η ακτινοβολία είναι η ενέργεια που περιέχεταιηλεκτρομαγνητικά κύματα ή μεταφέρονται από σωματίδια. Η ενέργεια μεταφέρεται όταν ένα κύμα ή σωματίδιο συγκρούεται με κάτι άλλο, όπως ένας αστροναύτης ή ένα συστατικό σε ένα διαστημόπλοιο. Τα SEP είναι επικίνδυνα επειδή μπορούν να περάσουν από το δέρμα, απελευθερώνοντας ενέργεια και καταστρέφοντας κύτταρα ή DNA στο δρόμο τους. Μια τέτοια βλάβη μπορεί να αυξήσει τον κίνδυνο καρκίνου αργότερα στη ζωή ή, σε ακραίες περιπτώσεις, να προκαλέσει οξεία ασθένεια ακτινοβολίας βραχυπρόθεσμα.
Γιατί οι άνθρωποι είναι ασφαλείς στη Γη;
Στη Γη, οι άνθρωποι είναι ασφαλισμένοι από αυτή τη βλάβη. Μα γιατί?
Η προστατευτική "μαγνητική φούσκα" της Γης - μαγνητόσφαιρα- απορρίπτει τα περισσότερα ηλιακά σωματίδια. Η ατμόσφαιρα καταστέλλει επίσης τυχόν σωματίδια που την διαπερνούν. Ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός κινείται σε χαμηλή τροχιά της Γης ενώ βρίσκεται υπό την προστασία της Γης και το κύτος του σταθμού βοηθά επίσης στην προστασία του πληρώματος από την ακτινοβολία.
Η Γη βρίσκεται στο κέντρο μιας τεράστιας μπλε φυσαλίδας σε σχήμα κομήτη.
Μαγνητική φούσκα της Γης, που ονομάζεται μαγνητόσφαιρα,εμφανίζεται με μπλε χρώμα. Η μαγνητόσφαιρα παρέχει φυσική προστασία από την κοσμική ακτινοβολία εκτρέποντας τα περισσότερα από τα φορτισμένα ηλιακά σωματίδια από τη Γη.
Πίστωση: And Spaceya Space Center / Trond Abrahamsen
Αλλά πέρα από τη μαγνητική εμβέλεια της Γης, οι εξερευνητές μπορούν να αντιμετωπίσουν σκληρή ακτινοβολία από το διάστημα.
Στρατηγική προστασίας αστροναυτών
Η κύρια στρατηγική του think tank γιαεργασία στο διάστημα - για να χρησιμοποιήσετε οποιαδήποτε διαθέσιμη μάζα στο πλοίο. Το αναδιανέμουν με τέτοιο τρόπο ώστε να συμπληρώνει χώρους που δεν προστατεύονται επαρκώς και κατευθύνει το πλήρωμα σε καλά προστατευμένες περιοχές.
Όσο μεγαλύτερη είναι η μάζα μεταξύ του πληρώματος και της ακτινοβολίας, τόσοείναι πιο πιθανό τα επικίνδυνα σωματίδια να μεταφέρουν την ενέργειά τους πριν φτάσουν στο πλήρωμα. Στη Σελήνη, οι αστροναύτες μπορούν να συσσωρεύουν σεληνιακό έδαφος ή να κάνουν λιγόλιθο πάνω από τις κρυψώνες τους, εκμεταλλευόμενοι τα φυσικά προστατευτικά υλικά του περιβάλλοντος. Όμως, όταν πρόκειται για τον σχεδιασμό του διαστημικού σκάφους, η στήριξη στο μέγεθός του για προστασία σύντομα γίνεται ακριβή, καθώς απαιτείται περισσότερο προωθητικό για να εκτοξεύσει περισσότερη μάζα.
Η ομάδα του Τζόνσον εργάζεται για την ανάπτυξη μεθόδωνθωράκιση χωρίς προσθήκη πρόσθετων υλικών. Οι αστροναύτες δεν θα μπορούν να πετάξουν με «ειδική θωράκιση ακτινοβολίας». Οι νόμοι κατανομής του ωφέλιμου φορτίου σε ένα πλοίο είναι τέτοιοι ώστε κάθε αντικείμενο με το οποίο πετάει μια ομάδα αστροναυτών πρέπει να είναι πολλαπλών χρήσεων.
Για το διαστημόπλοιο Orion, αναπτύχθηκανένα σχέδιο για τους αστροναύτες να χτίσουν ένα προσωρινό καταφύγιο από τα διαθέσιμα υλικά, συμπεριλαμβανομένων των μονάδων αποθήκευσης που βρίσκονται ήδη στο πλοίο ή προμήθειες τροφίμων και νερού. Εάν μια άλλη καταιγίδα ξεσπάσει στον Sunλιο, τόσο ισχυρή όσο την εποχή των αποστολών του Απόλλωνα, το πλήρωμα του Ωρίωνα θα είναι ασφαλές και υγιές.
Τζέσικα Βος (σε πρώτο πλάνο), αναπληρώτριαΗ ειδικός στον τομέα της υγείας και ιατρικής τεχνολογίας Orion και η αστροναύτης Anne McClain (υπόβαθρο) παρουσιάζουν ένα σχέδιο προστασίας από την ακτινοβολία σε ένα τυπικό διαστημόπλοιο Orion. Κατά τη διάρκεια της εκδήλωσης SEP, το πλήρωμα θα χρησιμοποιήσει τις σακούλες αποθήκευσης στο Orion για να δημιουργήσει ένα σφιχτό καταφύγιο από την ακτινοβολία
Άλλες ομάδες στη NASA αντιμετωπίζουν το πρόβλημα της ακτινοβολίαςδημιουργικές λύσεις με την ανάπτυξη τεχνολογιών όπως φορετά γιλέκα και συσκευές που αυξάνουν τη μάζα, καθώς και ηλεκτρικά φορτισμένες επιφάνειες που εκτρέπουν την ακτινοβολία.
Επίσης, έμπειρος σχεδιαστής χώρουδιαστημικές στολές Amy Ross στο διαστημικό κέντρο Johnson της NASA στο Χιούστον αναπτύσσει νέα κοστούμια για τη Σελήνη και τον Άρη. Wasταν τα δείγματα του πρωτότυπου κοστουμιού της που πήγαν στον Άρη στην αποστολή Perseverance για επαλήθευση και ανάλυση.
Η επιμονή έχει ξεκινήσει. Πώς θα μας προετοιμάσει για τον αποικισμό του Άρη;
Πώς να προστατευτείτε από τον ήλιο; Κύρια προβλήματα
Για την προστασία των αστροναυτών από καταιγίδες σωματιδίωνηλιακή ενέργεια, πρέπει να γνωρίζετε πότε θα συμβεί μια τέτοια καταιγίδα. Αλλά οι ροές σωματιδίων είναι άστατες και δύσκολο να προβλεφθούν. Η φύση των ταραγμένων ηλιακών εκρήξεων δεν έχει ακόμη κατανοηθεί πλήρως.
Στην ιδανική περίπτωση, θα μπορούσατε να κοιτάξετε ένα ενεργόμια περιοχή στον ήλιο, δείτε πώς αναπτύσσεται και προσπαθήστε να προβλέψετε πότε θα συμβεί η έκρηξη. Το πρόβλημα είναι ότι ακόμη και αν μπορούσατε να προβλέψετε φωτοβολίδες και εκτοξεύσεις στεφάνης, μόνο ένα μικρό κλάσμα παράγει πραγματικά σωματίδια που είναι επικίνδυνα για τους αστροναύτες.
Ρίτσαρντσον
Και αν εμφανιστούν SPE, είναι δύσκολοπροβλέπουν πού θα πάνε. Οι γραμμές δύναμης του μαγνητικού πεδίου είναι ένας αυτοκινητόδρομος για φορτισμένα σωματίδια, αλλά όταν ο ήλιος περιστρέφεται, οι δρόμοι μετατρέπονται σε σπείρες. Ορισμένα σωματίδια χτυπούν λόγω των συστροφών των γραμμών πεδίου. Ως αποτέλεσμα, μπορούν να εξαπλωθούν σε όλο το ηλιακό σύστημα με τη μορφή ενός τεράστιου ομιχλώδους νέφους.
Η ηλιακή έκλαμψη στις 7 Αυγούστου 1972 ήτανκαταγράφηκε από το Big Bear Solar Observatory στην Καλιφόρνια. Το συγκεκριμένο ξέσπασμα, γνωστό ως ξέσπασμα ιππόκαμπου λόγω του σχήματος των φωτεινών περιοχών, πυροδότησε ένα ισχυρό γεγονός SEP που θα μπορούσε να βλάψει τους αστροναύτες εάν η αποστολή Απόλλων ήταν σε εξέλιξη εκείνη την εποχή.
Μοντέλα για πρόβλεψη πότε θα εμφανιστούνΤο SEP βρίσκεται στα αρχικά στάδια ανάπτυξης. Ένα από αυτά χρησιμοποιεί την άφιξη ελαφρύτερων και ταχύτερων ηλεκτρονίων για να προβλέψει τη ροή των βαρύτερων πρωτονίων που θα ακολουθήσουν, τα οποία είναι πιο επικίνδυνα.
Οι επιστήμονες βασίζονται στις ηλιοφυσικές αποστολές της NASAγια την ανάπτυξη μοντέλων πρόβλεψης καιρού στο διάστημα. Αυτό βοηθά στην τοποθέτηση των διαστημόπλοιων σε διαφορετικές απόψεις μεταξύ του Sunλιου και της Γης. Ξεκίνησε το 2018, ο ηλιακός αισθητήρας Parker της NASA πετάει πιο κοντά στον Sunλιο από οποιοδήποτε άλλο διαστημόπλοιο πριν από αυτόν. Το διαστημόπλοιο θα παρακολουθεί SEP κοντά στην πηγή τους. Αυτό θα είναι το κλειδί για να αποκαλύψουμε πώς οι ηλιακές εκρήξεις επιταχύνουν τα σωματίδια.
Σημασία έχει και ο χρόνος.Ο ήλιος περνά 11 κύκλους υψηλής και χαμηλής δραστηριότητας. Κατά τη διάρκεια του ηλιακού μεγίστου, ο Sunλιος καλύπτεται από περιοχές υψηλής μαγνητικής τάσης που είναι έτοιμες να εκραγούν. Κατά τη διάρκεια του ηλιακού ελάχιστου, όταν υπάρχουν λίγες ή καθόλου ηλιακές κηλίδες, οι εκρήξεις είναι σπάνιες.
Ενώ οι επιστήμονες συνεχίζουν να βελτιώνονταιτα μοντέλα τους, τα ηλιοφυσικά σκάφη της NASA παρέχουν ήδη παρατηρήσεις για να δώσουν στους αστροναύτες μια πλήρη εικόνα, κατανόηση και πρόβλεψη των κινδύνων. Και, το πιο σημαντικό, άδεια ολοκλήρωσης αποστολών. Εάν δεν υπάρχουν ενεργά σημεία στον Sunλιο, οι επιστήμονες μπορούν με σιγουριά να πουν ότι δεν θα υπάρξει ηλιακή αναταραχή.
Ένας άλλος κίνδυνος. Ακτινοβολία από γειτονικούς γαλαξίες
Ο δεύτερος τύπος κοσμικής ακτινοβολίαςεξαπλώνεται ακόμη περισσότερο από τα σωματίδια της ηλιακής ενέργειας. Γαλαξιακές κοσμικές ακτίνες - σωματίδια από καιρό που έχουν εκραγεί αστέρια αλλού στον Γαλαξία μας - βομβαρδίζουν συνεχώς το ηλιακό σύστημα με σχεδόν ταχύτητες φωτός. Εάν τα σωματίδια της ηλιακής ενέργειας είναι μια ξαφνική βροχή, τότε οι γαλαξιακές κοσμικές ακτίνες μοιάζουν περισσότερο με ένα σταθερό ψιλόβροχο. Αλλά και η ψιλόβροχη βροχή μπορεί επίσης να είναι άβολη.
Το ηλιακό σύστημα βρίσκεται στο κέντρο δύο μεγάλων μοβ φυσαλίδων που αντιπροσωπεύουν την ηλιοσφαίρα. Οι χρυσές ρίγες αντανακλώνται παντού.
Αυτή η εικόνα δείχνει το ηλιακό σύστημα καιτη μαγνητική φούσκα του Sunλιου, την ηλιοσφαίρα που εκτείνεται πολύ πέρα από τα όριά του. Οι φωτεινές λωρίδες αντιπροσωπεύουν κοσμικές ακτίνες. Κατά τη διάρκεια του ηλιακού μεγίστου, όταν η ηλιοσφαίρα δυναμώνει, αποκλείει περισσότερες κοσμικές ακτίνες.
NASA Goddard Space Flight Center / Conceptual Imaging Lab
Οι κοσμικές ακτίνες τείνουν να είναι περισσότερεςπιο ισχυρό ακόμη και από τα πιο ενεργητικά ηλιακά σωματίδια. Το ίδιο διαστημόπλοιο που προστατεύει το πλήρωμα από σωματίδια ηλιακής ενέργειας δεν θα μπορεί να κρατήσει τις κοσμικές ακτίνες σε απόσταση, οπότε οι κοσμικές ακτίνες δημιουργούν σοβαρό πρόβλημα, ειδικά για μακρινές αποστολές όπως το ταξίδι στον Άρη, οι οποίες θα διαρκέσουν έξι έως 10 μήνες.
Αν και το SEP είναι δύσκολο να προβλεφθεί, γαλαξιακόοι κοσμικές ακτίνες φτάνουν με σταθερή ταχύτητα. Σε ένα δευτερόλεπτο, περίπου 90 κοσμικές ακτίνες χτύπησαν ένα σημείο στο διάστημα στο μέγεθος μιας μπάλας του γκολφ. Εν τω μεταξύ, κατά τη διάρκεια μιας νεροποντής SEP, θα μπορούσαν να υπάρχουν άλλα 1.000 σωματίδια που κινούνται μέσα από αυτόν τον χώρο μεγέθους μπάλας του γκολφ. Αυτή η ταχύτητα βοηθά στον καθορισμό των ορίων ακτινοβολίας και της διάρκειας της αποστολής. Σε αυτό το είναι η κορυφαία στρατηγική της NASA για τον περιορισμό της έκθεσης στις κοσμικές ακτίνες. Η NASA παρακολουθεί τις ατομικές δόσεις των αστροναυτών για να διασφαλίσει ότι δεν εκτίθενται σε υπερβολική ακτινοβολία.
Οι κοσμικές ακτίνες αποτελούνται από βαριά στοιχείαόπως ήλιο, οξυγόνο ή σίδηρος. Ογκώδη σωματίδια σπάνε άτομα όταν συγκρούονται με κάτι, είτε πρόκειται για αστροναύτη είτε για τα παχιά μεταλλικά τοιχώματα ενός διαστημικού σκάφους. Η πρόσκρουση προκαλεί ένα ρεύμα πρόσθετων σωματιδίων - δευτερεύουσας ακτινοβολίας, η οποία επιτείνει περαιτέρω τον κίνδυνο των κοσμικών ακτίνων.
Η έκθεση σε κοσμικές ακτίνες σχετίζεται επίσης μεηλιακός κύκλος. Στη σχετική ηρεμία του ηλιακού ελάχιστου, οι κοσμικές ακτίνες διαπερνούν εύκολα το ηλιακό μαγνητικό πεδίο. Αλλά κατά τη διάρκεια του ηλιακού μεγίστου, η μαγνητική φυσαλίδα του Sunλιου εντείνεται με την ηλιακή δραστηριότητα, απομακρύνοντας μερικούς εισβολείς από τους γαλαξίες. Κατά ειρωνικό τρόπο, η επιβλαβής ακτινοβολία βοηθά στην εξουδετέρωση άλλων επικίνδυνων ακτινοβολιών.
Διαβάστε επίσης
- Δημιούργησε έναν τρόπο εξάλειψης των παρασίτων μπλοκάροντας όλες τις οδούς του μεταβολισμού τους
- Γιατί οι επιστήμονες ενδιαφέρονται τόσο πολύ για τον Ceres; Τα πάντα για τον πλανήτη στον οποίο αναζητούν ενεργά ζωή
- Μετά την εισαγωγή του ρωσικού εμβολίου, βρέθηκαν 144 παρενέργειες σε εθελοντές