Ostatnio z fantastyki naukowej wyrósł temat eksploracji i kolonizacji Marsa. USA, Europa, Rosja i
Grozi im promieniowanie.
Promieniowanie z kosmosu. Dlaczego ludzie są bezpieczni na Ziemi?
Przede wszystkim niebezpieczne dla ludzi są cząsteczki energii, które wylatują ze słońca w wyniku gigantycznych erupcji słonecznych.
Oprócz flar, ogromne chmury -koronalne wyrzuty masy - zawierające miliard ton materiału słonecznego, czasami eksplodują na powierzchni Słońca. Naukowcy w coraz większym stopniu uważają, że koronalne wyrzuty masy odgrywają dominującą rolę w kontrolowaniu najpotężniejszego promieniowania słonecznego: cząstek energii słonecznej lub SEP (cząstek energetycznych).
SEP to cząstki (głównie protony, aletakże elektrony i jony) lecące z tak dużymi prędkościami, że część z nich dociera do oddalonej o 150 milionów km Ziemi w niecałą godzinę.
Promieniowanie to energia zawarta wfale elektromagnetyczne lub przenoszone przez cząstki. Energia jest przenoszona, gdy fala lub cząstka zderza się z czymś innym, na przykład z astronautą lub elementem statku kosmicznego. SEP są niebezpieczne, ponieważ mogą przenikać przez skórę, uwalniając energię i niszcząc komórki lub DNA na swojej drodze. Takie uszkodzenie może zwiększyć ryzyko zachorowania na raka w późniejszym życiu lub, w skrajnych przypadkach, w krótkim okresie spowodować ostrą chorobę popromienną.
Dlaczego ludzie są bezpieczni na Ziemi?
Na Ziemi ludzie są ubezpieczeni od tej krzywdy. Ale dlaczego?
Ochronny "bąbel magnetyczny" Ziemi - magnetosfera- odrzuca większość cząstek słonecznych. Atmosfera również tłumi wszelkie cząsteczki, które w nią wnikają. Międzynarodowa Stacja Kosmiczna porusza się po niskiej orbicie okołoziemskiej, będąc pod ochroną Ziemi, a kadłub stacji pomaga również chronić załogę przed promieniowaniem.
Ziemia znajduje się w środku ogromnej niebieskiej bańki w kształcie komety.
Ziemski bąbel magnetyczny, zwany magnetosferą,pokazano na niebiesko. Magnetosfera zapewnia naturalną ochronę przed promieniowaniem kosmicznym, odbijając większość naładowanych cząstek słonecznych od Ziemi.
Źródło: Centrum Kosmiczne Andøya / Trond Abrahamsen
Ale poza magnetycznym zasięgiem Ziemi, ludzcy odkrywcy mogą stawić czoła silnemu promieniowaniu z kosmosu.
Strategia ochrony astronautów
Główna strategia think tankupracować w kosmosie - aby wykorzystać każdą dostępną masę na statku. Redystrybuują go w taki sposób, aby zapełnić obszary, które nie są odpowiednio chronione i skierować załogę do obszarów dobrze chronionych.
Im większa masa między załogą a promieniowaniem, tymbardziej prawdopodobne jest, że niebezpieczne cząstki przekażą swoją energię, zanim dotrą do załogi. Na Księżycu astronauci mogą usypywać księżycową ziemię lub regolit na swoich kryjówkach, korzystając z naturalnych materiałów ochronnych środowiska. Ale jeśli chodzi o konstrukcję statku kosmicznego, opieranie się na jego rozmiarze do ochrony szybko staje się kosztowne, ponieważ do wystrzelenia większej masy potrzeba więcej paliwa.
Zespół Johnsona pracuje nad opracowaniem metodekranowanie bez dodawania dodatkowych materiałów. Astronauci nie będą mogli latać w „specjalnej osłonie przed promieniowaniem”. Prawa rozkładu ładunku na statku są takie, że każdy obiekt, którym leci zespół astronautów, musi być uniwersalny.
Opracowali dla statku kosmicznego Orionplan dla astronautów, aby zbudować tymczasowe schronienie z dostępnych materiałów, w tym jednostek magazynowych znajdujących się już na pokładzie lub zapasów żywności i wody. Jeśli na Słońcu wybuchnie kolejna burza, tak silna jak w epoce misji Apollo, załoga Oriona będzie bezpieczna i zdrowa.
Jessica Vos (pierwszy plan), zastępcaSpecjalista ds. Zdrowia i technologii medycznych z Orion oraz astronautka Anne McClain (tło) demonstrują plan ochrony przed promieniowaniem na pokładzie typowego statku kosmicznego Orion. Podczas wydarzenia SEP załoga użyje worków na pokładzie Oriona, aby stworzyć szczelne schronienie przed promieniowaniem.
Inne zespoły w NASA zajmują się problemem promieniowaniakreatywne rozwiązania poprzez rozwój technologii, takich jak kamizelki do noszenia i urządzenia zwiększające masę oraz powierzchnie naładowane elektrycznie, które odbijają promieniowanie.
Również doświadczony projektant przestrzeniskafandry kosmiczne Amy Ross w Johnson Space Center w Houston opracowuje nowe kombinezony dla Księżyca i Marsa. To były próbki jej prototypowego skafandra, który poleciał na Marsa z misją Wytrwałości w celu weryfikacji i analizy.
Wytrwałość została uruchomiona. Jak przygotuje nas na kolonizację Marsa?
Jak uchronić się przed słońcem? Główne problemy
Aby chronić astronautów przed burzami cząstekenergia słoneczna, musisz wiedzieć, kiedy taka burza nastąpi. Ale przepływy cząstek są zmienne i trudne do przewidzenia. Natura burzliwych erupcji słonecznych nie została jeszcze w pełni poznana.
Idealnie byłoby, gdybyś spojrzał na aktywnyobszar na słońcu, zobacz, jak się rozwija, i spróbuj przewidzieć, kiedy nastąpi erupcja. Problem polega na tym, że nawet jeśli można przewidzieć rozbłyski i koronalne wyrzuty masy, tylko niewielka część faktycznie wytwarza cząstki niebezpieczne dla astronautów.
Richardsona
A jeśli SPE się pojawią, jest to trudneprzewidzieć, gdzie pójdą. Linie sił pola magnetycznego są autostradą dla naładowanych cząstek, ale kiedy słońce się obraca, drogi zamieniają się w spirale. Niektóre cząstki są wybijane z powodu załamań linii pola. W rezultacie mogą rozprzestrzeniać się po całym Układzie Słonecznym w postaci ogromnej mglistej chmury.
Rozbłysk słoneczny w dniu 7 sierpnia 1972 roku byłzarejestrowane przez Big Bear Solar Observatory w Kalifornii. Ten szczególny wybuch, znany jako wybuch konika morskiego ze względu na kształt jasnych obszarów, wywołał potężne zdarzenie SEP, które mogłoby zaszkodzić astronautom, gdyby misja Apollo trwała w tym czasie.
Modele do przewidywania, kiedy się pojawiąSEP są na wczesnym etapie rozwoju. Jeden z nich wykorzystuje nadejście lżejszych i szybszych elektronów do przewidzenia strumienia cięższych protonów, które nastąpią, a które są bardziej niebezpieczne.
Naukowcy polegają na heliofizycznych misjach NASAdo opracowywania modeli prognozowania pogody kosmicznej. Pomaga to ustawić statek kosmiczny w różnych punktach widzenia między Słońcem a Ziemią. Wystrzelony w 2018 roku Parker Solar Probe NASA leci bliżej Słońca niż jakikolwiek inny statek kosmiczny przed nim. Sonda będzie śledzić SEP w pobliżu ich źródła. Będzie to klucz do wyjaśnienia, w jaki sposób erupcje słoneczne przyspieszają cząsteczki.
Czas też się liczy. Słońce przechodzi przez 11-letnie cykle wysokiej i niskiej aktywności. Podczas maksimum słonecznego, Słońce jest pokryte obszarami o wysokim napięciu magnetycznym, które są gotowe do wybuchu. Podczas minimum słonecznego, kiedy jest mało lub nie ma plam słonecznych, erupcje są rzadkie.
Podczas gdy naukowcy wciąż się doskonaląW swoich modelach heliofizyczna sonda kosmiczna NASA już dostarcza obserwacje, aby dać astronautom pełny obraz, zrozumienie i przewidywanie zagrożeń. I, co najważniejsze, pozwolenie na wykonywanie misji. Jeśli na Słońcu nie ma aktywnych plam słonecznych, naukowcy mogą śmiało powiedzieć, że nie będzie burzy słonecznej.
Kolejne niebezpieczeństwo. Promieniowanie z sąsiednich galaktyk
Drugi rodzaj promieniowania kosmicznegorozprzestrzenia się nawet dalej niż cząsteczki energii słonecznej. Galaktyczne promienie kosmiczne - cząstki dawno eksplodujących gwiazd w innych częściach Drogi Mlecznej - nieustannie bombardują Układ Słoneczny z prędkością bliską prędkości światła. Jeśli cząsteczki energii słonecznej są nagłą ulewą, galaktyczne promienie kosmiczne przypominają raczej stałą mżawkę. Ale mżawka może być również uciążliwa.
Układ Słoneczny znajduje się w środku dwóch dużych fioletowych bąbelków reprezentujących heliosferę. Wszędzie odbijają się złote paski.
Ten obraz przedstawia układ słoneczny imagnetyczny bąbel Słońca, heliosfera, która sięga daleko poza swoje granice. Jasne paski przedstawiają promienie kosmiczne. Podczas maksimum słonecznego, kiedy heliosfera staje się silniejsza, blokuje więcej promieni kosmicznych.
Centrum lotów kosmicznych NASA Goddard / Laboratorium obrazowania koncepcyjnego
Promienie kosmiczne wydają się być więcejsilniejszy niż nawet najbardziej energetyczne cząsteczki słoneczne. Ten sam statek kosmiczny, który chroni załogę przed cząstkami energii słonecznej, nie będzie w stanie utrzymać promieni kosmicznych na odległość, więc promienie kosmiczne stanowią poważny problem, szczególnie w przypadku długich misji, takich jak podróż na Marsa, która potrwa od sześciu do 10 miesięcy.
Chociaż SEP jest trudny do przewidzenia, galaktycznypromienie kosmiczne docierają ze stałą prędkością. W ciągu jednej sekundy około 90 promieni kosmicznych uderzyło w punkt w przestrzeni wielkości piłki golfowej. Tymczasem podczas ulewy SEP przez przestrzeń wielkości piłki golfowej może przemieszczać się kolejne 1000 cząstek. Prędkość ta pomaga określić limity promieniowania i czas trwania misji. W tym to wiodąca strategia NASA mająca na celu ograniczenie ekspozycji na promieniowanie kosmiczne. NASA monitoruje indywidualne dawki astronautów, aby mieć pewność, że nie są oni narażeni na nadmierne promieniowanie.
Promienie kosmiczne składają się z ciężkich pierwiastkówtakie jak hel, tlen lub żelazo. Masywne cząstki rozbijają atomy, gdy zderzają się z czymś, czy to astronautą, czy grubymi metalowymi ścianami statku kosmicznego. Uderzenie powoduje strumień dodatkowych cząstek - promieniowania wtórnego, które dodatkowo potęguje zagrożenie promieniowaniem kosmicznym.
Związane jest również z narażeniem na promieniowanie kosmicznecykl słoneczny. We względnym spokoju minimum słonecznego promienie kosmiczne z łatwością przenikają przez słoneczne pole magnetyczne. Ale podczas maksimum słonecznego bańka magnetyczna Słońca nasila się wraz ze wzrostem aktywności Słońca, odpychając niektórych intruzów z galaktyk. Co dziwne, szkodliwe promieniowanie pomaga zneutralizować inne niebezpieczne promieniowanie.
Czytaj także
- Stworzył sposób na zwalczenie pasożytów poprzez blokowanie wszystkich szlaków ich metabolizmu
- Dlaczego naukowcy są tak zainteresowani Ceres? Wszystko o planecie, na której aktywnie poszukują życia
- Po wprowadzeniu rosyjskiej szczepionki u ochotników stwierdzono 144 skutki uboczne