Лететь в максимум солнечной активности и не дольше четырех лет: определены безопасные время и длительность экспедиции к Марсу — Naked Science
30 августа
Василий Парфенов
11

Лететь в максимум солнечной активности и не дольше четырех лет: определены безопасные время и длительность экспедиции к Марсу

4.2

Лучшим способом защититься от ионизирующего излучения при полете на Марс оказался далеко не самый очевидный: делать это в пик солнечной активности. К таким выводам пришла международная команда физиков, проанализировавшая различные варианты экранирования космического корабля и возможную радиационную обстановку на пути к Красной планете. Кроме того, удалось определить максимальную безопасную длительность экспедиции.

Лететь в максимум солнечной активности и не дольше четырех лет: определены безопасные время и длительность экспедиции к Марсу
©20th Century Fox

Научную работу со столь контринтуитивными результатами подготовили специалисты Сколковского института науки и технологий (Россия), Потсдамского центра имени Гельмгольца (Германия), Калифорнийского университета и Массачусетского технологического института (США). Статья опубликована в журнале Space Weather, текст находится в открытом доступе.

Два наиболее опасных потока ионизирующего излучения в межпланетном пространстве — высокоэнергетические частицы, выбрасываемые Солнцем (SEP), и галактические космические лучи (GCR). Причем интенсивность каждого тесно связана с активностью нашей звезды. Чем последняя выше, тем меньше опасного излучения попадает в солнечную систему извне. Это обусловлено давлением выбрасываемого звездой вещества на окружающее пространство, из-за чего вокруг нее формируется своеобразный кокон (гелиосфера).

Эта оболочка эффективно отклоняет или ослабляет высокоэнергетические частицы, источники которых находятся в глубоком космосе — в нашей или других галактиках. Тем не менее во время максимума своей активности Солнце интенсивнее облучает любой объект внутри гелиосферы. Особенно такой близкий, как незащищенный магнитным полем и атмосферой Земли космический корабль на пути к Марсу. И речь, конечно, не только о фотонах видимого или инфракрасного излучения, которые хорошо согревают и вообще можно использовать для генерации электричества. Солнце испускает альфа-частицы, протоны, электроны и даже ионы некоторых химических элементов.

Но, даже несмотря на сравнительно высокую энергию всего этого коктейля из различных частиц, их опасность все равно ниже, чем у галактических космических лучей. GCR обладают гораздо большей энергией и могут навредить сильнее. Так что лететь в межпланетном пространстве во время минимума солнечной активности, когда внешние границы гелиосферы задерживают меньше внешнего излучения, — плохая идея. Следовательно, необходимо установить, какова максимальная безопасная длительность экспедиции к Марсу именно в те периоды, когда Солнце активнее всего.

Лететь в максимум солнечной активности и не дольше четырех лет: определены безопасные время и длительность экспедиции к Марсу
Сравнение получаемой экипажем дозы в год с разбивкой по типам ионизирующего излучения. Слева — моделирование облучения галактическими космическими лучами в период максимума солнечной активности (по данным 2001 года), справа — тоже самое в период минимума солнечной активности (данные 2010 года). По вертикальной оси годовая доза в сотых зиверта, по горизонтали — поверхностная плотность экранирования космического корабля в граммах на сантиметр квадратный. Голубая линия с кружочками — общая доза по всем типам излучения, оранжевая с треугольниками — собственно галактические космические лучи, остальные — вторичное излучение от обшивки аппарата / © DOI: 10.1029/2021SW002749

Чтобы ответить на этот вопрос, авторы новой научной работы использовали компьютерное моделирование «человекозаменителя» — сферы диаметром 25 сантиметров с алюминиевой оболочкой и водой внутри. Такая простецкая модель давно используется в аналогичных исследованиях и прошла проверку практикой. Что самое главное, она одновременно позволяет оценить сразу несколько параметров радиационной защиты: эффективность экранирования оболочкой аппарата, эффективность «самоэкранирования» человека (насколько хорошо частицы разных энергий замедляются внешними тканями человеческого тела), а также энергетику и глубину проникновения оставшихся незадержанными частиц.

Такой виртуальный «фантом человека» помещали в симуляцию радиационной обстановки в межпланетном пространстве. Для ее формирования применяли данные реальных наблюдений солнечной активности за период с 1997 по 2014 год. В результате оказалось, что минимум ионизирующего излучения проникает на опасную глубину в человеческое тело при поверхностной плотности обшивки корабля около 30 граммов на сантиметр квадратный. Если экранирование наращивать дальше, возникает больше вторичной радиации (в основном нейтронный поток), что в итоге только повышает получаемую космонавтами или астронавтами дозу.

Причем львиная доля проникающего через экранирование излучения даже в период высокой солнечной активности — галактические космические лучи. То есть сравнительно легкая обшивка корабля для путешествия на Марс гарантированно защитит экипаж от опасного облучения. Какие-либо дополнительные меры могут потребоваться только в случае особо сильных солнечных вспышек. Но благодаря сразу нескольким космическим аппаратам, следящим за нашим светилом, такие события можно оперативно отслеживать и предупреждать экспедицию загодя.

Кроме того, симуляция в различных моделях показала, что безопасная продолжительность экспедиции на Марс может достигать 3,8 года. Если учесть, что даже тоненькая атмосфера Красной планеты неплохо защищает от космической радиации, то с высадкой доступны и четырехлетние полеты. Такой вывод учитывает максимальную дозу облучения астронавта за всю карьеру в один зиверт — лимит, установленный космическими агентствами Европы, Канады и России. Американское NASA пока занимается пересмотром аналогичных нормативов в большую сторону, поскольку нынешние (разнятся в зависимости от возраста и пола, но не превышают 0,4 зиверта) не позволяют проводить длительные миссии к другим планетам.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 11:44
Илья Ведмеденко

Видео демонстрирует концепцию, известную как Rapid Dragon. Крылатые ракеты сбросили из самолетов C-17 и EC-130: предполагается, что это позволит повысить ударную мощь США.

Позавчера, 19:40
Василий Парфенов

Следует признать: амбициозные планы Илона Маска по освоению Марса столкнулись с суровой реальностью американской бюрократии раньше, чем предполагалось. Не успела его компания SpaceX начать тестирование системы из ускорителя Super Heavy и космического корабля Starship, как регуляторные органы высказали свое «фи». Первый орбитальный запуск исполинской ракеты никак не получит соответствующих разрешений, но наконец-то появилась надежда на положительный исход экологической оценки. Правда, космодром в Бока-Чика должен принять кое-какие расширенные меры по защите окружающей среды.

Вчера, 19:09
Василий Парфенов

Современная Красная планета представляет собой суровую безжизненную пустыню, однако геологические данные показывают, что некогда воды там было едва ли не больше, чем на Земле. Причин, по которым Марс потерял почти все необходимые для развития жизни ресурсы, предлагалось немало. Но теперь ученые обнаружили надежную корреляцию между размерами небесного тела и его способностью удерживать летучие вещества.

Вчера, 11:44
Илья Ведмеденко

Видео демонстрирует концепцию, известную как Rapid Dragon. Крылатые ракеты сбросили из самолетов C-17 и EC-130: предполагается, что это позволит повысить ударную мощь США.

Позавчера, 19:40
Василий Парфенов

Следует признать: амбициозные планы Илона Маска по освоению Марса столкнулись с суровой реальностью американской бюрократии раньше, чем предполагалось. Не успела его компания SpaceX начать тестирование системы из ускорителя Super Heavy и космического корабля Starship, как регуляторные органы высказали свое «фи». Первый орбитальный запуск исполинской ракеты никак не получит соответствующих разрешений, но наконец-то появилась надежда на положительный исход экологической оценки. Правда, космодром в Бока-Чика должен принять кое-какие расширенные меры по защите окружающей среды.

19 сентября
Александр Березин

Сегодня на Землю вернулся экипаж Inspiration 4. Пресса уже единодушно пишет об этом так: большой и яркий успех амбициозной космической компании. Без единого профессионала-астронавта — и взлетели выше МКС! Все это правда. Но правда и другое: сам Илон Маск и все, кто хорошо представляют себе пилотируемые космические полеты, находились в напряжении на протяжении троих суток, пока четверо смелых из Inspiration 4 были в космосе. И можно с уверенностью сказать, что впереди у SpaceX, кажется, еще более рискованные полеты. Попробуем разобраться почему.

3 сентября
Алиса Гаджиева

Два бронзовых тарана и свинцовые пули обнаружили на месте битвы при Эгатских островах, состоявшейся почти 23 века назад.

11 сентября
Алиса Гаджиева

Необычное погребение обнаружили во время работ по устройству пруда в гольф-клубе.

15 сентября
Ольга Иванова

Американские исследователи выяснили, что в женских тампонах содержатся летучие органические соединения, которые влияют на присутствие этих веществ в моче. Интересно, что в прокладках их содержание значительно ниже.

[miniorange_social_login]

Комментарии

11 Комментариев

3 недели назад
-
-3
+
Полет человека на Марс рискован, бесперспективен, не оправдан и не имеет практической пользы и перспективы. Стремление его совершить можно обосновать только конкуренцией и погоней за пиаром и сенсацией.
    3 недели назад
    -
    -1
    +
    Даже не знаю чем объяснить ваше стремление оставить короткий и чаще всего бессмысленный комент в каждой теме. На других сайтах так поступают спамеры чтобы поскорей снять ограничения для новорегов. Но здесь таких ограничений вроде бы нет. Любой навальненыш и хохлобот может постить свою "правду" с момента регистрации.
    +
      ещё комментарии
    3 недели назад
    -
    2
    +
    Вы правы. Можно создать плавучий остров в океане и заниматься земледелием на нем. Можно на месте зеландии создать целый континент. Даже заселить антарктиду легче, чем колонизировать марс. Но все это скучно. Народу всегда нужны были зрелища. Блоггеры зарабатывают много денег ничего практически не делая. Певцы зарабатывают больше, чем шахтеры. Делать что-то на публику - значит обеспечить окупаемость проекта. Отсюда и берет начало проект полета на Марс.
    +
      ещё комментарии
      3 недели назад
      -
      0
      +
      "Вы правы. Можно создать плавучий остров в океане и заниматься земледелием на нем. " Но зачем, если сельхоземель в избытке до такой степени, что сельхопроизводство все время растет, а количество обрабатываемых земель уже десятки лет подряд уменьшается? Марс не из-за нехватки чего-то на Земле нужен, потому что на Земле нет нехватки в землях. А совсем для другого.
      3 недели назад
      -
      0
      +
      А вот с этим вашим мнением я наверное соглашусь. Несомненно, лучше что-то делать, чем сидеть сложа руки.
    3 недели назад
    -
    0
    +
    Жизнь человека на земле рискованна, бесперспективная и не имеет практической пользы и перспективы. Стремление остаться на ней навеки можно объяснить только отсутствием воображения, стремления к прогрессу и погоней за эгоистичными идеалами во вред своим потомкам
    +
      ещё комментарии
      3 недели назад
      -
      0
      +
      Это стремление можно объяснить ещё и потребностью фантазии как способа удовлетворить мечтательное желаемое.
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: