Nylig har temaet utforskning og kolonisering av Mars dukket opp fra science fiction. USA, Europa, Russland og
De er truet av stråling.
Stråling fra verdensrommet. Hvorfor er folk trygge på jorden?
For det første er energipartikler som flyr ut av solen som et resultat av gigantiske solutbrudd farlige for mennesker.
I tillegg til bluss, store skyer -koronale masseutkast - som inneholder en milliard tonn solmateriale, noen ganger eksploderer på overflaten av solen. I økende grad mener forskere at koronal masseutkast spiller en dominerende rolle i å kontrollere den kraftigste strålingen fra solen: solenergipartikler eller SEP (solenergiske partikler).
SEP-er er partikler (for det meste protoner, menogså elektroner og ioner) som flyr med så høye hastigheter at noen av dem når jorden, 150 millioner km unna, på mindre enn en time.
Stråling er energien som finnes ielektromagnetiske bølger eller bæres av partikler. Energi overføres når en bølge eller partikkel kolliderer med noe annet, for eksempel en astronaut eller en komponent i et romfartøy. SEP er farlige fordi de kan passere gjennom huden, frigjøre energi og ødelegge celler eller DNA i deres vei. Slike skader kan øke risikoen for kreft senere i livet, eller i ekstreme tilfeller forårsake akutt strålingssyke på kort sikt.
Hvorfor er folk trygge på jorden?
På jorden er folk forsikret mot denne skaden. Men hvorfor?
Jordens beskyttende "magnetiske boble" - magnetosfære- avviser de fleste solpartikler. Atmosfæren undertrykker også partikler som trenger inn i den. Den internasjonale romstasjonen kjører i lav bane rundt jorden mens den er under jordens beskyttelse, og stasjonens skrog hjelper også til å beskytte besetningsmedlemmer mot stråling.
Jorden er i sentrum av en enorm blå kometformet boble.
Jordens magnetiske boble, kalt magnetosfæren,vist i blått. Magnetosfæren gir naturlig beskyttelse mot kosmisk stråling ved å avlede de fleste ladede solpartikler fra jorden.
Kreditt: Andøya Space Center / Trond Abrahamsen
Men utenfor jordens magnetiske rekkevidde kan menneskelige oppdagere møte hard stråling fra verdensrommet.
Astronautbeskyttelsesstrategi
Hovedstrategien til tenketanken forarbeid i rommet - for å bruke all tilgjengelig masse på skipet. De omfordeler den på en slik måte at de fyller ut områder som er utilstrekkelig beskyttet, og leder besetningsmedlemmer til godt beskyttede områder.
Jo større masse mellom mannskapet og strålingen er, jodet er mer sannsynlig at farlige partikler vil overføre energien sin før de når mannskapet. På månen kan astronauter samle månens jord eller regolith over gjemmestedene sine, og dra nytte av de naturlige beskyttende materialene i miljøet. Men når det gjelder utformingen av romfartøyet, blir det fort dyrt å stole på størrelsen for beskyttelse, ettersom det kreves mer drivstoff for å lansere mer masse.
Johnsons team jobber med å utvikle metoderskjerming uten å legge til ekstra materialer. Astronauter vil ikke kunne fly i "spesiell strålingsskjerming". Lovene for distribusjon av nyttelast på et skip er slik at hvert objekt som et team av astronauter flyr med, må være multifunksjonelt.
For Orion-romfartøyet utviklet de segen plan for astronauter å bygge et midlertidig ly fra tilgjengelige materialer, inkludert lagringsenheter som allerede er om bord eller forsyninger av mat og vann. Hvis en annen storm bryter ut mot solen, like sterk som i løpet av Apollo-oppdragene, vil Orions mannskap være trygt og sunt.
Jessica Vos (forgrunn), stedfortrederOrion helse- og medisinsk teknologispesialist og astronaut Anne McClain (bakgrunn) demonstrerer en strålebeskyttelsesplan ombord på et typisk Orion-romfartøy. Under SEP-arrangementet vil mannskapet bruke oppbevaringsposene ombord Orion for å skape et tett ly mot stråling
Andre lag på NASA takler strålingsproblemet medkreative løsninger ved å utvikle teknologier som bærbare vester og masseøkende enheter, samt elektrisk ladede overflater som avbøyer stråling.
Også en erfaren romdesignerromdrakter Amy Ross ved NASAs Johnson Space Center i Houston utvikler nye drakter til Månen og Mars. Det var prøvene på hennes prototype romdrakt som dro til Mars på utholdenhetsoppdraget for verifisering og analyse.
Utholdenhet har startet. Hvordan vil det forberede oss på koloniseringen av Mars?
Hvordan beskytte deg mot solen? Hovedproblemer
For å beskytte astronauter mot partikkelstormersolenergi, må du vite når en slik storm vil inntreffe. Men partikkelstrømmer er uklar og vanskelig å forutsi. Naturen til turbulente solutbrudd har ennå ikke blitt fullstendig forstått.
Ideelt sett kan du se på en aktivet område på solen, se hvordan det utvikler seg, og prøv å forutsi når utbruddet vil skje. Problemet er at selv om du kunne forutsi bluss og koronal masseutkast, produserer bare en liten brøkdel partikler som er farlige for astronauter.
Richardson
Og hvis SPE-er vises, er det vanskeligforutsi hvor de vil dra. Magnetfeltets kraftlinjer er en motorvei for ladede partikler, men når solen roterer, blir veiene til spiraler. Noen partikler er slått ut på grunn av knekkene i feltlinjene. Som et resultat kan de spre seg i hele solsystemet i form av en stor tåkete sky.
Solfakkelen 7. august 1972 varinnspilt av Big Bear Solar Observatory i California. Dette spesielle utbruddet, kjent som sjøhestutbruddet på grunn av formen på de lyse områdene, utløste en kraftig SEP-begivenhet som kunne skade astronauter hvis Apollo-oppdraget hadde vært i gang på den tiden.
Modeller for å forutsi når visesSEP er i de tidlige stadiene av utviklingen. En av dem bruker ankomsten av lettere og raskere elektroner for å forutsi strømmen av tyngre protoner som vil følge, som er farligere.
Forskere stoler på NASAs heliofysiske oppdragfor utvikling av romvarslingsmodeller. Dette hjelper med å plassere romskipene på forskjellige synspunkter mellom solen og jorden. NASAs Parker Solar Probe ble lansert i 2018 og er nærmere solen enn noe annet romfartøy før den. Romfartøyet vil spore SEP-er nær kilden. Dette vil være nøkkelen til å avsløre hvordan solutbrudd akselererer partikler.
Tiden betyr også.Solen går gjennom 11-årige sykluser med høy og lav aktivitet. Under solens maksimum er solen dekket av områder med høy magnetisk spenning som er klare til å bryte ut. Under solminimum, når det er få eller ingen solflekker, er utbrudd sjeldne.
Mens forskere fortsetter å forbedre segderes modeller, NASAs heliofysiske romfartøy, gir allerede observasjoner for å gi astronauter et komplett bilde, forståelse og spådom av farer. Og, viktigst, tillatelse til å fullføre oppdrag. Hvis det ikke er noen aktive flekker på solen, kan forskere trygt si at det ikke vil være noe solstråling.
En annen fare. Stråling fra nærliggende galakser
Den andre typen kosmisk strålingsprer seg enda lenger enn partikler av solenergi. Galaktiske kosmiske stråler - partikler av eksploderende stjerner som er gått borte andre steder i Melkeveien - bombarderer stadig solsystemet i nær lyshastighet. Hvis solenergipartikler plutselig faller ned, er galaktiske kosmiske stråler mer som en jevnregn. Men regnregn kan også være upraktisk.
Solsystemet er i sentrum av to store lilla bobler som representerer heliosfæren. Gullstriper gjenspeiles overalt.
Dette bildet viser solsystemet ogden magnetiske boblen fra solen, heliosfæren som strekker seg langt utenfor dens grenser. De lyse stripene representerer kosmiske stråler. Under solens maksimum, når heliosfæren blir sterkere, blokkerer den mer kosmiske stråler.
NASA Goddard Space Flight Center / Conceptual Imaging Lab
Kosmiske stråler pleier å være merkraftigere enn til og med de mest energiske solpartiklene. Det samme romfartøyet som beskytter mannskapet mot solenergipartikler, vil ikke kunne holde kosmiske stråler på avstand, så kosmiske stråler utgjør et alvorlig problem, spesielt for lange oppdrag som å reise til Mars, som vil ta seks til ti måneder.
Selv om SEP er vanskelig å forutsi, galaktiskkosmiske stråler kommer med konstant hastighet. På ett sekund treffer rundt 90 kosmiske stråler et punkt i rommet på størrelse med en golfball. I mellomtiden, under en SEP-regn, kan det være ytterligere 1000 partikler som beveger seg gjennom det golfballstore rommet. Denne hastigheten hjelper med å bestemme strålingsgrenser og oppdragets varighet. I denne er NASAs ledende strategi for å begrense eksponering for kosmiske stråler. NASA overvåker astronautenes individuelle doser for å sikre at de ikke blir utsatt for overflødig stråling.
Kosmiske stråler er sammensatt av tunge elementerslik som helium, oksygen eller jern. Massive partikler bryter atomer når de kolliderer med noe, det være seg en astronaut eller de tykke metallveggene til et romfartøy. Virkningen forårsaker en strøm av ytterligere partikler - sekundær stråling, som ytterligere forverrer faren for kosmiske stråler.
Eksponering for kosmiske stråler er også forbundet medsolsyklus. I den relative roen til solminimumet trenger kosmiske stråler lett inn i solmagnetfeltet. Men under solens maksimum intensiveres solens magnetiske boble med solaktivitet, og skyver noen inntrengere fra galakser. Ironisk nok bidrar skadelig stråling til å nøytralisere annen farlig stråling.
Les også
- Laget en måte å utrydde parasitter ved å blokkere alle veier i metabolismen deres
- Hvorfor er forskere så interessert i Ceres? Alt om planeten de aktivt leter etter
- Etter innføringen av den russiske vaksinen ble det funnet 144 bivirkninger hos frivillige