30.08.2021
Василий Парфенов
11
8 128

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.
Позавчера, 13:04
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

Вчера, 16:05
Александр Березин

Океаны на нашей планете не могли возникнуть сразу после ее появления: здесь было слишком жарко. Однако попытки объяснить их «кометным завозом» не удались, изотопный состав нашей воды не такой, как в кометах. До самых недавних пор оставалось неясным, откуда же тогда она появилась, сделав возможной земную жизнь?

Вчера, 11:30
Алиса Гаджиева

Новое исследование не только определило годы жизни неолитической представительницы нашего вида, но и показало, как она выглядела.

Позавчера, 13:04
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

23 января
Илья Ведмеденко

(16) Психея – одно из самых необычных небесных тел в Поясе астероидов. Она может дать людям не только понимание о происхождении планет, но и невероятные по своим объемам ресурсы. Правда, придется подождать: миссия по исследованию астероида находится лишь в самом начале долгого и сложного пути.

21 января
Илья Ведмеденко

Заслуженные штурмовики A-10 и Су-25, которым дали прозвища «Бородавочник » и «Грач» соответственно, много десятилетий стоят на службе в Соединенных Штатах и России. Страны избрали разные подходы к модернизации этих самолетов, и сегодня Naked Science постарается понять, какой из них больше соответствует требованиям XXI века.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

20 января
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

21 января
Илья Ведмеденко

В конце 2021 года российским ВКС передали два новых Су-57. О поставке первого серийного истребителя пятого поколения сообщили в 2020-м.

[miniorange_social_login]

Комментарии

11 Комментариев

-
-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.
    30.08.2021
    -
    -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
    31.08.2021
    -
    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
      "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.
      -
      0
      +
      А вот с этим вашим мнением я наверное соглашусь. Несомненно, лучше что-то делать, чем сидеть сложа руки.
    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

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

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

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
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
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: