Gateway, находящаяся на орбите Луны, будет изучать солнечную и космическую радиацию, чтобы понять космическую погоду, имеющую решающее значение для миссий Artemis и будущих путешествий на Луну и Марс. Ее приборы HERMES, ERSA и IDA будут отслеживать уровни радиации, помогая оценивать риски для здоровья и обеспечивать безопасность космических путешествий.
Большая часть первоначальных научных исследований, проводимых на космической станции Gateway, которая будет вращаться вокруг Луны, будет сосредоточена на излучении Солнца и дальнего космоса.
Три прибора для измерения радиации, запланированные для Gateway, важного элемента миссий NASA Artemis, помогут ученым лучше понять, как планировать непредсказуемую космическую погоду, возникающую в результате воздействия Солнца и галактических космических лучей из дальнего космоса, с которыми астронавты, космические корабли и оборудование столкнутся во время путешествий на Луну и Марс.
Космическая погода — основной риск для здоровья человека и успеха миссии во время отдаления от Земли и защиты магнитосферы – это общий термин для описания колебаний условий в космосе, обусловленных воздействием Солнца. Она включает в себя непрерывный поток частиц и магнитных полей, известный как солнечный ветер, взрывы газовых облаков массой в миллиарды тонн, известные как выбросы корональной массы, и вспышки сверхяркого света от солнечных вспышек.
Gateway будет работать на почти прямолинейной гало-орбите вокруг Луны, вдали от защитной атмосферы Земли и магнитных полей, которые в значительной степени защищают людей, включая астронавтов, проживающих на Международной космической станции на низкой околоземной орбите, от космической погоды и радиации. Воздействие радиации на организм человека будет намного сильнее при полетах на Луну или Марс, где воздействие высокоэнергетических заряженных частиц может вызвать неблагоприятные последствия для здоровья, включая повышенный риск развития рака, изменения двигательных функций и поведения, а также дегенерацию тканей. Дополнительные риски включают потенциальное повреждение транспортных средств и оборудования астронавтов, на которые они полагаются для безопасной жизни и путешествий в космосе.
Три прибора Gateway, которые расширят знания ученых о космической погоде и помогут им понять риски, связанные с радиацией, - это набор для экспериментов по измерению окружающей среды и радиации в гелиофизике (HERMES), Европейская система датчиков радиации (ERSA) и Система внутренних дозиметров (IDA).
Набор экспериментов по гелиофизическим измерениям окружающей среды и радиации
Под руководством Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, HERMES будет прикреплен к внешней стороне Gateway и позволит увидеть, что происходит глубоко в хвосте магнитосферы Земли. Это позволит НАСА сравнить свои наблюдения с двумя из пяти космических аппаратов Time History of Events and Macroscale Interactions (THEMIS), парой лунных орбитальных аппаратов, оснащенных приборами, аналогичными HERMES. Возможность одновременного сбора данных с трех наборов приборов в разных местах - редкая возможность реконструировать поведение солнечного ветра по мере его изменения с течением времени.
Научная полезная нагрузка состоит из четырех приборов, установленных вместе на платформе: магнитометра для измерения магнитных полей вокруг Gateway; миниатюрного электронно-протонного телескопа (MERiT) для измерения ионов и электронов; Электронного электростатического анализатора (EEA) для измерения электронов с более низкой энергией, которые составляют большую часть солнечного ветра; и ионного анализатора солнечных зондов (SPAN-I) для измерения протонов и ионов, таких как кислород. Магнитометр, MERiT и EEA предоставлены компанией Goddard, а SPAN-I - Калифорнийским университетом в Беркли. Европейская система датчиков радиации
Разработанная Европейским космическим агентством (ЕКА), программа ERSA также будет летать за пределами Gateway для изучения солнечного ветра и излучения из дальнего космоса. Оснащенный пятью приборами, ERSA будет измерять энергетические частицы Солнца, галактические космические лучи, нейтроны, ионы и магнитные поля, а также предоставлять данные о физике излучения в Солнечной системе.
В комплект входит прибор "Влияние передовых технологий на состав излучений космоса" (ICARE-NG), который будет измерять ионизирующее излучение, которое может создавать кратковременные скачки напряжения, потенциально вызывающие короткое замыкание электроники. В комплект также входит европейский активный дозиметрический прибор, который будет измерять энергию, выделяемую излучением в живых тканях, чтобы ученые лучше понимали воздействие радиации на человека.
Внутренняя дозиметрическая матрица
Также под руководством ЕКА, с дополнительными научными приборами Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA), IDA будет летать внутри Gateway для изучения эффектов радиационной защиты и улучшения моделей радиационной физики для лечения рака, сердечно-сосудистой и центральной нервной систем, помогая оценивать риски для экипажа в исследовательских миссиях.
IDA будет иметь жизненно важное значение для оценки того, насколько хорошо конструкция модуля Gateway защищает внутренний обитаемый объем от радиации, что важно, поскольку он расположен внутри модуля NASA Habitation and Logistics Outpost (HALO), который будет служить первоначальной кабиной экипажа для астронавтов. Массив позволит напрямую сравнивать внутреннюю и внешнюю радиационную среду благодаря аналогичному оборудованию в ERSA.
Возможность изучать непредсказуемую космическую погоду является одной из многих возможностей Gateway для обеспечения устойчивых исследований в глубоком космосе. Малая космическая станция будет включать стыковочные узлы для различных космических кораблей-визитеров, места для проживания и работы экипажа, а также дополнительные научные исследования для изучения здоровья человека и наук о жизни, среди прочих областей. Gateway станет важнейшей платформой для разработки технологий и возможностей для поддержки будущих исследований Луны и Марса.