Curiosity розповів про радіацію у космосі. На марсі порівняно безпечний рівень радіації Чи є радіація на марсі

Curiosity досліджував рівень радіації на поверхні Марса і показав, що він приблизно відповідає рівню радіації низької навколоземної орбіти, де довгий час провід

Curiosity досліджував рівень радіації лежить на поверхні Марса і показав, що він приблизно відповідає рівню радіації низької навколоземної орбіти, де тривалий час проводять люди, наприклад, лише на рівні Міжнародної космічної станції.

Візит на Марс, проте, від цього не стає менш небезпечним, тому що летіти доведеться досить довго, адже ще потрібно пробути деякий час на Червоній планеті і повернутися на Землю.

На відміну від нашої планети, на Марсі немає магнітосфери або вона настільки слабка, що її впливом на будь-які об'єкти можна знехтувати. Адже саме магнітосфера в першу чергу захищає Землю від значної частини радіації, переважно пропускаючи лише нейтральні частинки (фотони, нейтрино та деякі інші) та затримуючи левову частку заряджених частинок. Проте Марс має атмосферу. І хоча вона тонка і досить розріджена, все ж таки вона забезпечує певний захист від радіації.

Дон Хасслер, один з операторів Curiosity, заявив про те, що це перший в людській історії вимір радіаційної обстановки на будь-якій планеті, крім Землі. Він додав, що космонавти можуть жити у такому середовищі. Дуже пощастило, що Марс має навіть таку атмосферу. Строго кажучи, і на Місяці є атмосфера, проте вона там настільки слабка, що її можна не враховувати та прирівнювати до газової складової космічного простору. На Марсі не враховувати впливу атмосфери не можна, підкреслив Хасслер.

Метеостанція марсіанського велосипеда багато розповіла і про тепловий приплив. Справа в тому, що Сонце нагріває атмосферу Марса на тій стороні, яка звернена до Сонця. В результаті тиск падає і він розширюється. На звороті панує холод і тому атмосфера там стискається і стає тоншою, опускається.

Так як Марс здійснює обертання навколо своєї осі, то опуклість теплішого повітря рухається разом із сонячною стороною зі сходу на захід. Все це підтвердило Curiosity, вимірявши зміни тиску газів атмосфери протягом доби. І він також зафіксував сполученість коливання рівня заряджених частинок, що є складовою сонячного та галактичного вітрів. Зниження проникаючої радіацією збігалися з підвищенням атмосферного тиску. Тобто коли атмосфера ущільнюється, заряджені частинки меншою мірою проникають до поверхні Марса. Так що повітря марсіанської атмосфери все-таки певною мірою виконує захисну функцію.

Вчені зараз ще не готові оцінити так звану добову дозу опромінення людей, які перебувають у майбутньому на Марсі. Але ясно, що вона буде набагато нижчою за рівень радіації, зареєстрованим тим же Curiosity під час міжпланетного польоту. Як кажуть фахівці у сфері космонавтики, ось де головна проблема. Адже за три роки подорожі на Червону планету (туди і назад) космонавти можуть отримати приблизно в сім разів більшу частку радіації, ніж ті, хто мешкає на МКС за той самий термін.

Сукупна доза іонізуючого опромінення збільшує ризик розвитку злоякісних пухлин та інших наслідків. Справа в тому, що ті частинки, які мають досить сильну енергію і буквально врізаються в тіло людини, здатні перетворювати атоми нашого тіла в іони і навіть вибивати їх зі своїх «законних» місць. Це і є небезпечна дія іонізованого випромінювання. Тому космічні агентства встановлюють суворі ліміти перебування у відкритому космосі. Тому необхідно знати як рівень радіації у відкритому космосі, так і рівень радіації на Марсі.

Curiosity ще доведеться з'ясувати, як Марс беззахисний перед сонячними спалахами, які і на Землю мають серйозний вплив. Тому фахівці НАСА вважають, що спочатку на Марсі будуватимуться підземні колонії, а на поверхню головним чином виходитимуть роботи.

Марсохід Curiosity проводить свої перші вимірювання радіації на поверхні іншої планети для того, щоб визначити, чи майбутні дослідники можуть жити на Марсі - оскільки марсохід перетинає ландшафт Червоної Планети. Curiosity дивиться назад на свої сліди і пагорби Mount Sharp і зруйновану край кратера Гейла на дальньому горизонті на 24 марсіанський день місії (30 серпня 2012 року). Ця панорама представлена ​​у новому документальному фільмі PBS NOVA "Ultimate Mars Challenge", який був представлений публіці 14 листопада 2012 року. RAD розташований на палубі марсохода на цій кольоровій зшитій разом мозаїці з фотографій Navcam командою обробки фотографій з Ken Kremer та Marco Di Lorenzo. Надано: NASA / JPL-Caltech / Ken Kremer/ Marco Di Lorenzo.

Металеві роботи, побудовані винахідливими людьми, можуть виживати на Марсі. Але що ж про майбутніх астронавтів людей?

Мужній марсохід НАСА Mars Exploration Rover Opportunity процвітав майже десятиліття, перетинаючи рівнини Meridiani Planum, незважаючи на тривале бомбардування космічною і сонячною радіацією, що стерилізує, від заряджених частинок завдяки його нутрощам, захищеним від радіації.

Як про людей? Яка доля чекає їх на сміливій і ймовірно довгій експедиції тривалістю в рік у нескінченно екстремальному і рішуче суворому навколишньому середовищі на поверхні Червоної Планети, просоченої радіацією - якщо хтось колись добереться сюди з Землі? Скільки захисту потрібно людям?

Відповідь на ці запитання - один із ключових квестів для марсоходу Curiosity розміром із позашляховик - пройшло понад 100 днів його 2-річної головної місії.

Попередні дані виглядають багатообіцяючими.

Curiosity пережив 8-місячну міжпланетну подорож і безпрецедентний маневр спуску через атмосферу на реактивному небесному крані для безпечного торкання землі всередині кратера Гейла біля шарустих пагорбів Mount Sharp, що височіють 5 км 6 серпня 2012 року.

Тепер має завдання оцінити, чи пропонував коли-небудь і придатне для проживання мікробних форм життя середовище - у минулому чи майбутньому. Характеристика природних рівнів радіації, що залишаються від галактичного космічного випромінювання і , буде адресована до питання як про мікроби, так і про астронавтів. може зруйнувати органічні молекули біля поверхні.

Дослідники використовують інструмент Curiosity сучасного технічного рівня Radiation Assessment Detector (RAD), щоб відстежувати високоенергетичну радіацію на щоденній основі та допомогти визначити потенціал ризиків для здоров'я для реального життя, представлений для майбутніх дослідників-людей на марсіанській поверхні.

"Атмосфера забезпечує рівень захисту, і радіація від таких заряджених частинок менша, коли атмосфера тонша", сказав головний дослідник RAD Don Hassler з Південно-Західного Дослідницького Інституту в Боулдері, Коло. Дивіться нижче графіки.

"Абсолютно, астронавти можуть жити в цьому середовищі. Вона не сильно відрізняється від тієї, що астронавти можуть відчувати на Міжнародній Космічній Станції. Реальне питання в тому, що якщо скласти загальний внесок у загальну дозу астронавта на Марсі, місія може мати обмеження для вас, оскільки ви акумулюєте ці числа. З часом ви досягнете тих чисел, пояснив Hassler.

Початкові дані RAD перших двох місяців на поверхні були продемонстровані на медіа брифінгу для репортерів у четвер 15 листопада 2012 року і показують, що радіація дещо нижча на поверхні Марса в порівнянні з космічним середовищем через захист марсіанської атмосфери.

Довгострокові зміни радіації у кратері Гейла. Графік показує зміну дози радіації, виміряної Radiation Assessment Detector на марсоходіNASA Curiosity упродовж 50 марсіанських днів. (На Землі 10 марсіанський день був 15 вересня і 60 день - 6 жовтня 2012 року). Потужність дози (як від заряджених частинок, так і нейтральних частинок) була виміряна, використовуючи пластмасовий сцинтилятор, і вона показана червоним. Надано:NASA/JPL-Caltech/SwRI.

RAD не виявив якихось великих сонячних спалахів з поверхні. "Це буде дуже важливим", сказав Hassler.

"Якби там був масивний сонячний спалах, він міг мати гострий вплив, який міг би викликати блювоту і потенційно надати місію небезпеці з астронавтом у скафандрі".

"Загалом, атмосфера Марса зменшує дозу радіації порівняно з тією, що ми бачимо протягом круїзу до Марса вдвічі".

RAD працював і вже провів виміри радіації протягом міжпланетного польоту космічного корабля в порівнянні з новими даними, зібраними на дні кратера Гейла.

Марсіанське атмосферний тиск трохи менше 1% від Земного. Воно трохи змінюється щодо атмосферних циклів залежно від температури і циклу замерзання-танення полярних крижаних шапок і результуючих щоденних теплових припливів.

"Ми бачимо щоденну зміну дози радіації, виміряної на поверхні, яка обернено пропорційна тиску атмосфери. Атмосфера Марса діє як щит для радіації. Коли атмосфера стає товщою, це забезпечує більше захисту. Тому ми бачимо падіння в дозі радіації на 3-5% кожен день ", - сказав Hassler.

Автопортрет Curiosity з Mount Sharp на піщаній дюні Rocknest у кратері Гейла. Curiosity використовував камеру Mars Hand Lens Imager (MAHLI) на роботизованій руці, щоб відобразити себе та своє цільове місце призначення Mount Sharp на задньому плані. Гори на тлі ліворуч – це північна стіна кратера Гейла. Цю кольорову панорамну мозаїку було зібрано з необроблених фотографій, знятих на 85 марсіанський день місії (1 листопада 2012). Надано: NASA/JPL-Caltech/MSSS/ /Marco Di Lorenzo.

Існують також сезонні зміни у рівнях радіації, оскільки Марс рухається у просторі.

Команда RAD все ще обробляє дані про радіацію.

"Є калібрування та характеристики, які ми завершуємо, щоб отримати ці числа точними. Ми працюємо над цим. І ми сподіваємося опублікувати їх на зустрічі Американського Геофізичного Союзу в грудні".

Щоденні цикли радіації та тиску в кратері Гейла. Цей графік показує щоденні зміни у марсіанській радіації та атмосферному тиску, виміряні марсоходом Curiosity. Коли тиск зростає, загальна доза зменшується. Коли атмосферний тиск більший, він забезпечує кращий бар'єр із ефективнішим захистом від радіації ззовні. У кожному максимумі тиску рівень радіації падає на 3-5%. Рівень радіації піднімається наприкінці графіка через довгострокову тенденцію, яку вчені досі вивчають. Надано: NASA/JPL-Caltech/SwRI.

Радіація - це чинник обмеження життєдіяльності життя. RAD це перший науковий інструмент для прямого вимірювання радіації на поверхні іншої планети.

"Curiosity виявляє, що радіаційне середовище на Марсі чутливе до марсіанської погоди та клімату", зробив висновок.

На відміну від Землі, Марс втратив своє магнітне поле близько 3.5 мільярдів років тому – і тому більшу частину захисної здатності від шкідливих рівнів радіації енергетичних частинок із космосу.

Набагато більше даних потрібно буде зібрати RAD перш ніж будь-який заключний висновок по , і як довго і який тип довкілля, може бути отриманий.

Радіація
Найсерйознішою проблемою на Марсі є відсутність магнітного поля, яке захищає від сонячної радіації. Магнітне поле Марса слабше земного приблизно 800 раз. Разом з розрідженою атмосферою це збільшує кількість іонізуючого випромінювання, що досягає його поверхні.
Радіаційне тло на орбіті Марса в 2,2 рази перевищує радіаційне тло на Міжнародній космічній станції. Середня доза склала приблизно 220 мілірад на день. Обсяг опромінення, отриманого внаслідок перебування на такому фоні протягом трьох років, наближається до встановлених меж безпеки для космонавтів.

Невагомість
На Марсі гравітація (тяжіння) становить лише 38% від земної (0,38 g). Ступінь впливу гравітації на здоров'я людей при її зміні від невагомості до 1 g не вивчена, проте нічого хорошого вчені від неї не чекають. На земній орбіті передбачається провести експеримент на мишах з метою дослідження впливу марсіанської сили тяжіння на життєвий цикл ссавців, тоді питання буде краще прояснено.

Метеоритна небезпека
Через свою розріджену атмосферу Марс набагато більшою мірою, ніж Земля, схильний до метеоритної загрози. У зв'язку з цим гості Червоної планети ризикують потрапити під метеоритний дощ, порівняно з яким інцидент у Челябінську здасться дитячим лепетом. Тому і стає особливо актуальною проблема захисту будівельної техніки, зокрема. У тому числі доведеться вирішити проблему захисту будівельних вишок турів http://www.versona.org/ та іншого обладнання як на етапі створення поселення, так і пізніше, коли почне розвиватися сфера послуг, зокрема надання техніки в оренду.

Шкідливий пил

На Марсі здоров'ю космонавтів загрожуватимуть набагато серйозніші небезпеки, ніж зазвичай. Наприклад, простий пил на Марсі набагато небезпечніший за місячний. Вчені підозрюють, що цей пил містить у собі дуже неприємні компоненти - миш'як і шестивалентний хром, здатний при контакті викликати серйозні опіки шкіри та очей.

Погана погода
Швидкість вітрів, що дмухають над планетою на різних висотах, поки що до кінця не відома. Пильні бурі приховують від очей землян майже всю планету, і тривають по три місяці.

Психологічні моменти
Тривалість перельоту на подальше перебування в замкнутому просторі можуть стати серйозною перешкодою для найсильніших і найздоровіших любителів Марса. Навіть при найоптимальнішому сценарії один тільки шлях до Марса буде виснажливою п'ятимісячною мандрівкою.

За даними марсоходу Curiosity, рівень радіації на Марсі майже такий самий, як і на низькій навколоземній орбіті, де знаходиться Міжнародна космічна станція. Але візит на Червону планету не стає від цього безпечним, тому що летіти доведеться досить довго.

Порівняно із Землею, у Марса відсутня магнітосфера, яка захищає планету від галактичного та сонячного випромінювання. Втім є тонка атмосфера, яка забезпечує невеликий захист. За словами одного з операторів Curiosity, це відкриття стало першим в історії виміром радіаційної обстановки на планеті, яка відрізняється від Землі. Астронавти зможуть жити в такому середовищі.

Від метеорологічної станції ровера надійшли дані про так званий тепловий приплив. Атмосфера починає нагріватися Сонцем, розширюючись та знижуючи тиск. А з іншого боку у цей час холодно, там атмосфера починає опускатися і стискатися.

Через обертання Марса, опуклість із нагрітим повітрям переміщається разом із світлою стороною зі сходу на захід. Curiosity зафіксував подібний ефект, спостерігаючи за зміною атмосферного тиску протягом доби. Також було відзначено щоденні провали в рівні заряджених частинок, що збігаються з підвищенням тиску. Виходить, що марсіанська атмосфера все ж таки забезпечує захист.

На даний момент вчені не можуть дати оцінку добової дози опромінення на Червоній планеті. Однак зрозуміло, що вона буде дещо нижчою за рівень, зафіксований космічним кораблем, який перевозив Curiosity. Саме це і стає головною проблемою: за три роки перельоту космонавти опромінюються в сім разів сильніше, ніж за цей час на МКС.

Сукупне опромінення підвищує ризик виникнення різних ракових захворювань, саме тому космічними агентствами встановлюються ліміти терміни перебування у космосі. Необхідно отримати точну величину марсіанської дози, що слід захистити космонавтів під час перельоту до Червоної планети.

До того ж, ще трапляються сонячні спалахи, і Curiosity необхідно з'ясувати, наскільки захищений від них Марс.

Звичайно, найкращий варіант - це підземна база або колонія, в якій на поверхню виходять тільки роботи. Але все ж таки варто розглянути варіанти, що дозволяють виходити на поверхню і космонавту.