Що таке космічна радіація?
Жителі Землі захищені від впливу космічних випромінювань атмосферою і магнітним полем нашої планети. Астронавти, які живуть на Міжнародній космічній станції (МКС), не мають атмосфери над головою. Однак захист магнітосфери Землі на них все ще поширюється. Але чи приречені на загибель космонавти, які вирушають на Марс?
Для початку давайте уточнимо, що ми розуміємо під терміном «космічна радіація».
Основними джерелами випромінювання за межами нашої планети є Сонце і космічні промені. Сонце випускає іонізуюче випромінювання у вигляді ультрафіолетового світла, рентгенівських променів і гамма-променів. Однак внесок цієї частини електромагнітного спектру в дозу, отримувану космонавтами, незначний. Якщо, звичайно, вони не покидають свій космічний корабель. Або роблять це на короткий час (у скафандрі, звичайно).
Що нас дійсно має турбувати, так це безперервний потік частинок, відомий як «сонячний вітер». Він складається переважно з протонів. І, меншою мірою, з альфа-частинок (ядер гелію), а також важких іонів. Частинки сонячного вітру мають відносно низьку енергію, від 1 до 10 кілоелектронвольт (кЕв). І їх відносно легко зупинити. Однак час від часу Сонце випускає велику кількість частинок, що мають більш високі енергії (вище 10 МеВ). Ось вони дуже небезпечні. Подібні події називаються SPE (Solar Particle Event). Більш відомі вони як «сонячні бурі». SPE пов'язані зі спалахами на Сонці і корональними викидами (CME). Це два дуже потужних явища, які наша зірка час від часу ініціює.
Другий тип випромінювання - це так звані «космічні промені». Ще їх іноді називають галактичні космічні промені. Вони так само, як і сонячний вітер, в основному складаються з протонів (90%). Однак, крім свого походження, космічні промені мають фундаментальну відмінність від сонячного вітру: енергію. Хоча щільність їхнього потоку слабша, ніж у сонячного вітру, космічні промені можуть бути набагато більш енергійними. Оскільки вони рухаються зі швидкістю, близькою до швидкості світла. Протони високих енергій дуже небезпечні. Важкі ядра (а їх у космічних променях близько 1%) є справжніми монстрами. І головним завданням, коли мова заходить про боротьбу з радіацією в космосі, є захист саме від цього типу випромінювання.
Друзі-товариші
Два вищеописаних типи випромінювання доповнюють один одного в часі. Так відбувається тому, що події SPE більш часті під час максимальної сонячної активності. Тобто якраз тоді, коли велика напруженість магнітного поля Сонця знижує потік космічних променів. І навпаки: під час сонячного мінімуму стає менше SPE, але більше космічних променів.
Як же боротися з радіацією? У разі сонячного вітру і явищ SPE можна різко знизити дозу опромінення, використовуючи корпус космічного корабля в якості броні. Вода і поліетилен, наприклад, є прекрасними щитами від протонів. Тому в разі сонячної бурі космонавти можуть сховатися в тих частинах космічного корабля, які оточені додатковим обладнанням або модулями. І, якщо це можливо, обмотатися плівкою і залізти в бочку з vodoy.
Однак проти найбільш високоенергійних космічних частинок захисту у нас немає.
Радіація під час перельоту і на Марсі
Дози опромінення, які космонавт отримає під час польоту на Марс, раніше можна було прикинути чисто теоретично. Але все змінилося завдяки інструменту RAD, який і донині працює на борту марсохода Curiosity. Під час перельоту на Марс RAD безперервно вивчав радіаційний фон. В основному він був пов'язаний з космічними променями (0,45 мільйгрея на день) з точковим збільшенням через події SPE. У випадку Curiosity їх було п'ять. Але жодна з цих подій не була дуже інтенсивною. Так, подія SPE збільшує дозу отриманого випромінювання майже на два порядку. Але це такі непостійні і короткочасні події, що їх внесок у загальну дозу становить всього 5%. Отже, за даними RAD, середня доза накопиченої радіації при польоті на Марс становить 1,7 мілізіверта на добу. Для порівняння - при рентгенівській комп'ютерній томографії (КТ, РКТ, CT), доза складе 1-2 мілізіверти. За кілька секунд. І це нікого особливо не бентежить.
Коли марсохід почав свою роботу на поверхні Марса, виявилося, що доза радіації зменшилася в 2.5 рази порівняно з перельотом. І переважно через те, що планета діє як величезний щит, що блокує більшість космічних променів. Якби на Марсі не було атмосфери, зменшення потоку випромінювання відбулося б всього в два рази, а не в два з половиною. Цей додатковий фактор пов'язаний з тонкою марсіанською атмосферою, яка також блокує частину падаючого випромінювання.
Прилад RAD показав, що вплив SPE на поверхню Марса мінімальний. А внесок космічних променів збільшується, коли Сонце входить в мінімум свого циклу активності.
Летіти можна
Все це, звичайно, здорово. Але що все це означає? Чи космічна радіація під час польоту на Марс непереборною проблемою? Що ж, висновок такий: добова доза радіації, яку космонавт отримає на поверхні Марса, така ж як і на МКС. А в дорозі доза буде приблизно втричі вищою. Тому ключовим фактором є тривалість місії. Саме тому в ході виконання місії «Аполлон» цю проблему вирішували, максимально скоротивши тривалість польотів. І хоча добова доза опромінення, отримана астронавтами, була вищою, ніж на навколоземній орбіті, загальна накопичена доза все ж була набагато нижчою, ніж та, яку отримує в даний час екіпаж МКС.
Сумарна доза, отримана космонавтом за піврічну місію на МКС коливається від 50 до 100 мілізівертів. Залежно від стану сонячного циклу. Однак подорож на Марс триватиме від двох до трьох років. Тому загальна накопичена доза буде лежати десь між 1000 і 1300 мілізівертами під час сонячного мінімуму. Чи багато це чи мало? Чи виживе людина в таких умовах?
Згідно з медичними критеріями НАСА, максимальне значення сумарної дози має бути таким, щоб ймовірність того, що у космонавта розвинеться рак протягом усього його життя, не перевищувала 3%. Пам'ятайте, що побічні ефекти від впливу радіації - характеристика ймовірнісна. Все залежить від конктретної людини, її віку і статі. 1,3 зіверта, отримані під час польоту до Марса, відповідають максимальним накопиченим дозам радіації за десять років, які НАСА допускає відповідно до його рекомендацій 2000 року. Тому, звичайно, ризик є. Але не смертельний. Космічна радіація в жодному разі не є непереборною перешкодою для польоту на Марс.
Але краще залишайтеся doma.
