Максимален интензитет на слънчевата радиация на повърхността на Марс. Учените са оценили заплахата от радиация по време на полет до Марс

Ето го: човечеството се готвеше да остави следите си по прашните марсиански пътеки, беше събрана експедиция, но това не беше така. Оказва се, че на Марс радиацията е широко разпространена и дори летенето напред-назад в продължение на три години в открития космос може да доведе до смъртоносна доза опасна радиация.

Дозите йонизиращо лъчение се измерват в сиверти, като същите тези сиверти за цял живот могат да бъдат получени между 1 и 3 единици в зависимост от възрастта и пола, като безопасният праг непрекъснато намалява с усилията на лекарите. Според наблюденията на американския спътник Odyssey радиацията в околностите на Марс е 2,5 пъти по-висока, отколкото например на МКС.

Земята има атмосфера и много по-силно магнитно поле, което предпазва жителите й от космически нещастия. Общо за трите години на експедицията астронавтите ще получат около един сиверт, което е на границата на допустимата доза и може да причини напълно непредвидими последици за човешкото здраве, най-вероятно рак.

Такива разочароващи факти бяха представени на пресконференция от експерти на НАСА, след което всички заинтересовани страни размишляваха дълго време. Засега се предлага да се провежда засилен мониторинг на слънчевата радиация - основната заплаха за здравето на астронавтите - и своевременно да се предупреждават за предстоящи звездни бури, за да могат предварително да намерят някакъв подслон в марсианските пенати. Освен това може да се надяваме, че изригванията на слънчевата радиация, които продължават до седмица, ще се окажат не твърде насочени и ще заобиколят Марс.

Учени публикуваха първите оценки за нивата на радиация на повърхността на Марс

Астронавтите ще бъдат изложени на около 15 рентгена йонизиращо лъчение за една година на Марс, което поставя под съмнение възможността за съществуване на живот в почвата на Червената планета, казват учени в статия, публикувана в списание Science.

Високите нива на радиация се смятат за една от основните пречки пред пилотираните експедиции до Марс. По-специално данните от инструмента RAD на борда на марсохода, събрани по време на полета до Червената планета, показват, че по време на пътуването човек може да получи доза радиация, сравнима със смъртоносна.

Откакто кацна на повърхността на Марс в началото на август 2012 г., марсоходът Curiosity непрекъснато наблюдава радиационния фон на Червената планета с помощта на RAD и изпраща събраните данни обратно на Земята. Доналд Хаслър от Югозападния изследователски институт в Боулдър и колегите му анализираха статистически данни за нивото на радиация на Марс през последните 300 дни и ги преведоха на език, който разбираме.

Според техните изчисления на ден човешкото тяло или други живи същества ще натрупват около 0,21 милисиверта йонизиращо лъчение, което е десетки пъти повече от подобни стойности за Земята. Както отбелязват авторите на статията, тази стойност е само 2 пъти по-малка от нивото на радиация в космическото пространство, измерено по време на полета на Curiosity от Земята до Марс.

Общо за една година живот на Червената планета такъв пътник ще натрупа около 15 рентгена йонизиращо лъчение, което е 300 пъти повече от максималната годишна доза за работниците в ядрената индустрия. Това силно ограничава времето, прекарано от евентуални пътници на повърхността на Червената планета, които едва ли ще могат да прекарат там повече от 500 дни без риск за здравето.

Друго интересно следствие от това откритие е, че според Хаслър и колегите му микробите не могат да съществуват в горните слоеве на почвата на Марс, където теоретично биха могли да оцелеят при изпарението на океаните и атмосферата в дълбоката древност на Червената планета.

Радиацията на Марс е безопасна за хората

Изминаха три месеца, откакто марсоходът Curiosity кацна на Червената планета, за да определи дали Марс е способен да поддържа живот.

Един от ограничаващите обитаемостта фактори, важни за бъдещите пилотирани мисии, е нивото на радиация от космически лъчи и слънчеви частици, които удрят повърхността на планетата.

За да разбере, инструментът за измерване на радиацията на марсохода, наречен RAD, събра данни, свързани с ежедневните цикли на радиация, достигаща до Curiosity.

Атмосферата на Марс действа като щит за радиация на повърхността на планетата. Учените знаят това, защото със сгъстяването на атмосферата нивата на радиация спадат с 3 до 5 процента.

Проблемът беше, че атмосферата на Марс е 100 пъти по-тънка от тази на Земята, което означава, че радиацията може да проникне по-лесно и да представлява по-голяма опасност за астронавтите.

И така, ще могат ли астронавтите да оцелеят в марсианската среда?

„Абсолютно сигурно е, че астронавтите ще могат да живеят в тази среда“, каза главният изследовател Дан Хаслър. Поне за ограничен период от време.

Нивото на радиация на повърхността на Марс е около половината от това, което учените наблюдават по време на мисии в дълбокия космос. Основният проблем е натрупването на радиация за дълъг период от време.

Но това, което е сигурно е, че мисията до Марс ще бъде дълга - около 3 години, включително около 6 месеца, за да стигнете до там и още шест, за да се върнете. Има ограничение по отношение на общата доза радиация, която един астронавт може да изпита.

В нормален ден астронавт в дълбокия космос е защитен от радиация. Лъчевата болест не възниква веднага. Но сценарият може да се промени, ако астронавтите се натъкнат на събитие, което излъчва големи количества радиация, като например слънчева буря. Освен това астронавтите ще бъдат изложени на по-високи нива на радиация по пътя към планетата, отколкото на нейната повърхност.

Въпросът не е дали ще отидем на Марс. Важното е кога отиваме там и как най-добре да защитим нашите астронавти“, обясни Хаслер.

Радиацията на Марс няма да попречи на колонизацията на червената планета

Мисията, извършена от марсохода Cursity, се увенча с откритие, по време на което стана ясно, че радиацията на Марс няма да повлияе на дългосрочния пилотиран полет до планетата. Това определено е добра новина за множеството кандидати за колонизиране на червената планета по проекта на датската компания Mars One.

Дългосрочното проучване включва 360 дни за двупосочен полет и престой на планетата от около 500 дни. Разбира се, астронавтите ще получат доза радиация от 1,01 сиверта, която е определена с помощта на детектора на борда на Cursity.

Разбира се, получената доза радиация заплашва да увеличи развитието на рак и е 3%, което не отговаря на стандартите на НАСА. Но в близко бъдеще се планира тези данни да бъдат променени, тъй като те са предназначени за измервания в ниска околоземна орбита.

Според Дон Хаслер от Югозападния изследователски институт в Боулдър:

НАСА работи с Института по медицина на Националната академия на науките, за да оцени ограниченията, необходими за мисии в дълбокия космос, като мисията до Марс.

8-те месеца, прекарани от радиационния детектор Cursity в открития космос и 300 дни, прекарани на самата планета, дадоха напълно нови резултати, при обработката на които се разкри най-пълната картина на радиационния фон, както по пътя към Марс, така и на неговия повърхност.

Има 2 форми на радиация, които са взети под внимание в процеса на обработка - галактически космически лъчи, появили се в резултат на експлозии на свръхнови, и енергийни частици на слънцето, в резултат на слънчеви геомагнитни бури.

Дозата радиация на ден, която ще получи един астронавт в резултат на работа, ще бъде 0,64 милисиверта, според детектора. А по време на полет тази доза ще бъде 1,84 милисиверта на ден.

Радиационният фон е непостоянен, което прави невъзможно да се направи окончателна присъда и да се направят заключения, каза Хаслер. Разбира се, тези данни и тяхната оценка ще помогнат на НАСА при проектирането на мисия до Марс и търсенето на живот на повърхността му. Но същите данни позволиха на учения да направи предположението, че на Червената планета няма микробен живот.

По данни от марсохода Curiosity нивата на радиация на Марс са почти същите като в ниската околоземна орбита, където се намира Международната космическа станция. Но това не прави посещението на Червената планета безопасно, тъй като полетът ще отнеме доста дълго време.

В сравнение със Земята, на Марс липсва магнитосфера, която предпазва планетата от галактическа и слънчева радиация. Има обаче тънка атмосфера, която осигурява малка защита. Според един от операторите на Curiosity това откритие е първото измерване на радиационната обстановка на планета, различна от Земята. Астронавтите ще могат да живеят в такава среда.

Метеорологичната станция на марсохода получи данни за така наречения топлинен прилив. Атмосферата започва да се нагрява от Слънцето, разширявайки се и намалявайки налягането. А от другата страна по това време е студено, там атмосферата започва да се спуска и компресира.

Поради въртенето на Марс, издутината с нагрят въздух се движи заедно със светлата страна от изток на запад. Curiosity регистрира подобен ефект чрез наблюдение на промените в атмосферното налягане през целия ден. Имаше и ежедневни спадове в нивото на заредените частици, съвпадащи с повишаване на налягането. Оказва се, че марсианската атмосфера все още осигурява защита.

В момента учените не могат да изчислят дневната доза радиация на Червената планета. Ясно е обаче, че то ще бъде малко по-ниско от нивото, регистрирано от космическия кораб, превозващ Curiosity. Именно това се превръща в основния проблем: за трите години на полета астронавтите ще бъдат изложени на седем пъти повече радиация, отколкото за същото време на МКС.

Кумулативното излагане на радиация увеличава риска от различни видове рак, поради което космическите агенции определят ограничения за продължителността на престоя в космоса. Необходимо е да се получи точната стойност на марсианската доза, за да бъдат правилно защитени астронавтите по време на полета до Червената планета.

Освен всичко това, слънчевите изригвания все още се случват и Curiosity трябва да разбере колко защитен е Марс от тях.

Естествено, най-добрият вариант е подземна база или колония, в която на повърхността излизат само роботи. Но все пак си струва да обмислите опции, които позволяват на астронавта да достигне повърхността.

Източници: zona51.narod.ru, ria.ru, www.infoniac.ru, yvek.ru, tainy.net

>> Радиация на Марс

Произход радиация на Марс:изследвания с космически кораби, нивото на радиация на планетата, дали има магнитосфера, как да се реши проблема за колониите.

Успяхме да закотвим роувъри и сонди на Червената планета. И скоро ще изпратим нова партида. По време на космическото изследване на Марс получихме много важна информация, която ще използваме, за да стартираме човешка мисия през 2030 г.

Вече се приемат заявки от доброволци, готови да се жертват и да тръгнат по един път. Има и такива, които мечтаят да живеят там. Но не забравяйте, че това не е просто туристическо пътуване, а пътуване до опасно и негостоприемно място. Това е не само сухота и студ, но и силна доза радиация. Да, радиацията ви очаква на Марс.

Причини за радиация на Марс

Марс, за съжаление, е лишен от магнитосферата, позната на Земята. Въпреки че преди това той изпитваше конвекционни токове в ядрото, което намекваше за функционирането на динамо. Но 4,2 милиарда години по-късно, поради голям удар или бързо охлаждане, всичко спря.

В резултат на това през следващите 500 милиона години марсианската атмосфера бавно се оттегли в космоса. Поради това повърхността получи огромни радиоактивни порции. Освен това следите остават дори след случайни слънчеви изригвания.

Радиационни изследвания на Марс

През 2001 г. Марс Одисей наблюдава планетата със специален инструмент, който трябваше да определи радиационната обстановка. След 18 месеца сондата наблюдава нива на радиация на Марс 2,5 пъти по-високи от тези, изпитвани от астронавтите на МКС. Имаше и две слънчеви протони, достигнали връх от 2000 милиарда на ден.

Изследванията показват, че нашето тяло може да издържи 200 рада, но дългосрочното облъчване ще доведе до остра лъчева болест, генетични увреждания, рак и смърт.

Възможни решения на проблема с радиацията на Марс

Във всеки случай колонистите ще трябва да се изправят пред проблема с марсианската радиация. Ето защо е важно да се измисли защитно оборудване. НАСА изпрати мрежа от сателити към Слънцето, за да получи възможно най-много информация за неговото функциониране и радиационните дози.

Някои предлагат създаването на колонии под земята, тъй като марсианската почва действа като най-добрият щит и ще помогне да се справят с температурните колебания. Или използвайте надуваеми модули с керамично покритие на базата на марсианска почва.

Проектът с нестопанска цел MarsOne предлага да се създаде специален бункер отделно. Тогава инструментите ще могат да открият светкавиците и всички колонисти ще се скрият в убежището. Най-радикалното решение е да се повлияе на ядрото, за да се принуди да създаде магнитно поле. Тоест ще трябва да го отвиете.

Удивителното е, че това може да се направи. Има вариант с експлозия на серия от термоядрени бойни глави близо до ядрото. Или можете да проведете електрически разряд през планетата, причинявайки съпротивление.

През 2008 г. японски учени отбелязаха 10% намаление на интензитета на магнитното поле през последните 150 години. Те предложиха създаването на свръхпроводящи пръстени около планетата, които да компенсират загубите в бъдеще.

През 2007 г. учените създадоха най-подходящия модел на марсианското ядро. Те забелязаха, че при температура от 1227°C вътрешността ще стане течна, а външната ще стане частично твърда. Това означава, че Марс преди това е имал енергиен източник, с който се е случило нещо. Но цялата работа с ядрото досега съществува само на теория. Така че Червената планета остава опасна.

Но учените не се отказват и предлагат нови идеи. Така един ден Марс все пак ще се подчини на упоритите земляни.

Curiosity изследва нивото на радиация на повърхността на Марс и показа, че то приблизително съответства на нивото на радиация в ниска околоземна орбита, където жицата отдавна е

Curiosity изследва нивото на радиация на повърхността на Марс и показа, че то е приблизително същото като нивото на радиация в ниска околоземна орбита, където хората прекарват дълги периоди от време, като например Международната космическа станция.

Посещението на Марс обаче не става по-малко опасно, тъй като полетът ще отнеме доста време и все още трябва да прекарате известно време на Червената планета и да се върнете на Земята.

За разлика от нашата планета, Марс няма магнитосфера или е толкова слаба, че влиянието й върху всякакви обекти може да бъде пренебрегнато. Но това е магнитосферата, която основно защитава Земята от значителна част от радиацията, като главно позволява само неутрални частици (фотони, неутрино и някои други) да преминават през нея и задържа лъвския дял от заредените частици. Марс обаче има атмосфера. И въпреки че е тънък и доста рядък, той все пак осигурява известна защита от радиация.

Дон Хаслър, един от операторите на Curiosity, каза, че това е първото измерване на радиационната ситуация на планета, различна от Земята, в човешката история. Той добави, че астронавтите могат да живеят в такава среда. Голям късмет е, че Марс дори има такава атмосфера. Строго погледнато, на Луната има атмосфера, но тя е толкова слаба там, че може да бъде пренебрегната и приравнена към газовата компонента на космическото пространство. На Марс не е допустимо да се пренебрегва влиянието на атмосферата, подчерта Хаслер.

Метеорологичната станция на марсохода също разкри много за топлинния прилив. Факт е, че Слънцето нагрява атмосферата на Марс от страната, обърната към Слънцето. В резултат на това налягането пада и се разширява. От обратната страна преобладава студът и затова атмосферата там се компресира и изтънява и потъва.

Докато Марс се върти около оста си, издутината от по-топъл въздух се движи със страната на слънцето от изток на запад. Всичко това беше потвърдено от Curiosity, измервайки промените в налягането на атмосферните газове през деня. И той също така записва връзката на колебанията в нивото на заредените частици, които са част от слънчевите и галактическите ветрове. Намаляването на проникващата радиация съвпадна с повишаване на атмосферното налягане. Тоест, когато атмосферата се сгъсти, заредените частици проникват по-малко до повърхността на Марс. Така че въздухът на марсианската атмосфера все още изпълнява защитна функция до известна степен.

В момента учените все още не са готови да оценят така наречената дневна доза радиация на хората, които ще останат на Марс в бъдеще. Но е ясно, че то ще бъде много по-ниско от нивото на радиация, регистрирано от същия Curiosity по време на междупланетния му полет. Както казват космическите експерти, тук е основният проблем. В крайна сметка, по време на тригодишно пътуване до Червената планета (там и обратно), астронавтите могат да получат приблизително седем пъти повече радиация от тези, които живеят на МКС през същия период.

Кумулативната доза йонизиращо лъчение повишава риска от развитие на злокачествени тумори и други последствия. Факт е, че тези частици, които имат достатъчно силна енергия и буквално се блъскат в човешкото тяло, са способни да превърнат атомите на нашето тяло в йони и дори да ги избият от техните „законни“ места. Това е опасното въздействие на йонизиращото лъчение. Затова космическите агенции поставят строги ограничения за времето, прекарано в открития космос. Затова е наложително да се знаят както нивата на радиация в открития космос, така и нивата на радиация на Марс.

Curiosity тепърва предстои да разбере до каква степен Марс е уязвим на слънчеви изригвания, които оказват сериозно влияние и върху Земята. Ето защо експертите на НАСА смятат, че първоначално на Марс ще бъдат построени подземни колонии, а роботите ще отидат предимно на повърхността.

Например НАСА поддържа няколко сателита, които изучават Слънцето, космическата среда в цялата слънчева система и наблюдават галактическите космически лъчи с надеждата да предоставят по-добро разбиране на слънчевата и космическата радиация. Агенцията също така търси по-добри варианти за защита на астронавтите и електрониката.

През 2014 г. НАСА стартира Reducing Galactic Cosmic Rays Challenge, интензивно състезание с награда от $12 000, което ще възнагради най-добрите идеи за намаляване на излагането на астронавтите на галактически космически лъчи. След първия конкурс през април 2014 г. последва още един през юли с обща награда от $30 000 за идеи, свързани с активна и пасивна защита.

Когато става дума за дългосрочен престой и колонизация, в миналото са се появили няколко други идеи. Например, както предложиха Робърт Зубрин и Дейвид Бейкър в плана на мисията Mars Direct, жилища могат да бъдат построени директно в земята, което ще действа като естествен щит срещу радиация.

Също така беше предложено да се създадат надуваеми модули, затворени в керамика, създадена от марсианска почва. Планът ще разчита на техника за 3D печат, известна като "синтероване", при която пясъкът се превръща в разтопен материал с помощта на рентгенови лъчи.

MarsOne, организация с нестопанска цел, която обещава да колонизира Марс през следващите няколко десетилетия, предлага своя собствена версия за защита на марсианските заселници от радиация. Организацията предложи изграждане на екранировка в космическия кораб, превозното средство и жилищния модул на мисията. В случай на слънчево изригване, ако защитата не е достатъчна, те предлагат създаването на специализирано радиационно убежище (разположено в кух воден резервоар) в тяхното транзитно местообитание на Марс.

Но най-радикалното предложение за смекчаване включва рестартиране на ядрото на планетата, за да се възстанови нейната магнитосфера. За да направим това, трябва да втечним външното ядро, така че то да може отново да конвектира около вътрешното ядро. Собственото въртене на планетата ще започне да създава динамо ефект и ще се генерира магнитно поле.

Според Сам Фактор, завършил студент в катедрата по астрономия в Тексаския държавен университет, има два начина да направите това. Първият е да се детонира серия от термоядрени бойни глави близо до ядрото на планетата, а вторият е да се пусне електрически ток през планетата, създавайки съпротивление в ядрото, което ще се нагрее.

Учени от Националния институт по термоядрен синтез (NIFS) в Япония проведоха проучване през 2008 г., което изследва възможността за създаване на изкуствено магнитно поле около Земята. Установявайки, че интензитетът на магнитното поле е спаднал с 10% през последните 150 години, те се застъпиха за създаването на свръхпроводящи пръстени около планетата, които биха могли да компенсират бъдещи загуби.

С няколко промени такава система може да бъде адаптирана за Марс. То ще създаде магнитно поле, което може да помогне за предпазване на повърхността от част от вредното лъчение. И ако тераформаторите могат да създадат атмосфера на Марс, подобна система ще го защити и от слънчевия вятър.

И накрая, изследване, проведено през 2007 г. от изследователи от Института по минералогия и петрография в Швейцария, показа как изглежда ядрото на Марс. Използвайки диамантена камера, учените успяха да възпроизведат условията на налягане в системите желязо-сяра и желязо-никел-сяра, които съответстват на центъра на Марс.


Те открили, че при температурите на марсианското ядро ​​(около 1227 градуса по Целзий), вътрешното ядро ​​би било течно, но външното ядро ​​би било леко втвърдено. Това е много различно от земното ядро, при което втвърдяването на вътрешното ядро ​​отделя топлина, която поддържа външното разтопено, като по този начин поражда динамо ефект и магнитно поле.

Липсата на твърдо вътрешно ядро ​​на Марс би означавало, че някога течното външно ядро ​​трябва да е имало различен източник на енергия. По някакъв начин този източник пресъхна и външното ядро ​​се втвърди, слагайки край на ефекта на динамото. Въпреки това, тяхното изследване също така показа, че охлаждането на планетата може да доведе до втвърдяване на ядрото в бъдеще, тъй като или богати на желязо твърди вещества ще попаднат в центъра, или железни сулфиди ще кристализират в ядрото.

С други думи, ядрото на Марс може един ден да стане твърдо, нагрявайки външното ядро ​​и разтопявайки го. В комбинация със собственото въртене на планетата, това ще произведе динамо ефект, който един ден ще рестартира магнитното поле на планетата. Ако това е вярно, тогава колонизацията на Марс и безопасното живеене на него ще бъде въпрос на време - ще трябва да изчакате, докато ядрото кристализира.

Друг начин няма. В момента радиацията на повърхността на Марс е доста опасна. Следователно всички мисии до планетата в бъдеще ще вземат предвид радиационната защита и противодействието. И всеки, който остане дълго време на Марс, ще трябва или да се зарови по-дълбоко в земята, или да се пази от слънчевите и космически лъчи.

Но необходимостта е майка на изобретението, нали? И тъй като трябва да започнем да колонизираме други светове, ако искаме да оцелеем като вид, ще трябва да прибегнем до иновативни решения.

Американски учени представиха първия подробен доклад за радиацията на повърхността на Марс. Той се основава на данни, събрани през първите триста дни от мисията от Детектор за оценка на радиацията (RAD), инсталиран на марсохода Curiosity.

Резултатите, публикувани в списание Science, показват, че радиоактивното излъчване, въпреки че представлява заплаха за здравето на астронавтите, все още не слага край на плановете за пилотирани полети.

Радиацията на Марс е много по-силна от тази на Земята поради две причини. Първо, няма глобално магнитно поле, което да обхваща земляните. Второ, твърде тънкият слой на атмосферата осигурява слаба защита от слънчевата радиация, но е безполезен срещу космическите лъчи.

Средно радиоактивното облъчване на повърхността на планетата е еквивалентно на доза от 0,67 милисиверта. Това е почти три пъти по-малко от дозата от 1,8 милисиверта, която RAD регистрира ежедневно по време на междупланетния полет.

По време на първите осем месеца на работа на марсохода RAD откри един мощен изблик на радиация, свързан със слънчево изригване, както и три „потапяния“, причинени от коронални изхвърляния в междупланетното пространство, което осигури магнитно екраниране от космическата радиация.

"Ние продължаваме да наблюдаваме радиационните условия през целия слънчев цикъл и да наблюдаваме ефектите от големите слънчеви бури. Тези измервания ни предоставят важна информация за планиране на бъдещи мисии", каза главният изследовател на RAD Дон Хаслер от Южна Африка в прессъобщение на НАСА - Western Изследователски институт в Боулдър.

Очаква се експедицията до Червената планета да продължи 860 дни, от които 180 да летят във всяка посока, а земляните ще прекарат още 500 дни на повърхността на планетата. По време на пилотиран полет дозата на радиация може да бъде намалена с помощта на.

Според експерти общата доза радиация, която ще получат космическите пътници по време на цялото пътуване, ще бъде около един сиверт. Тази доза не се счита за смъртоносна, но увеличава риска от развитие на фатални форми на рак с поне 5%.

Имайте предвид, че според настоящите правила на американската космическа агенция НАСА рискът от такива заболявания през цялата кариера на астронавтите не трябва да се увеличава с повече от 3%. Съществуващите стандарти обаче са проектирани да работят в ниска околоземна орбита и, разбира се, изискват корекции за полети на дълги разстояния.

НАСА и Институтът по медицина (IOM) в момента провеждат изследвания за разработване на насоки и ограничения за експедиции до други планети, особено Марс.

Освен чисто практическото си значение за бъдещи експедиции, новото изследване хвърля светлина върху. Нивото на радиация на повърхността на планетата предполага, че микробните организми не могат да оцелеят в горните слоеве на почвата и признаци на съществуващи или минали форми на живот трябва да се търсят в сондажи.