В свете последних событий, когда будущий глава NASA Джаред Айзекман заявляет, что полеты на Марс станут главной целью космической программы США, а полеты на Красную планету снова всерьез обсуждаются, особенно важным является сохранение здоровья членов экипажей марсианских кораблей и баз на поверхности. Готовиться к таким экспедициям нужно основательно. Дорога туда-обратно займет примерно 500 дней, а радиацию от космических лучей и солнечного ветра никто отменить не сможет. Вдобавок на Солнце с непредсказуемой вероятностью случаются вспышки и коронарные выбросы, от которых будущим космическим путешественникам нужно будет укрываться. И вот появилось сообщение о том, что физики разработали систему прогнозирования грядущих солнечных протонных событий, чтобы вовремя предупреждать будущих марсонавтов.
Космос, хоть и выглядит пустым, наполнен элементарными частицами, бороздящими пространство с высокой энергией. Эта космическая радиация вместе с потоком заряженных частиц от Солнца — серьезная проблема для будущих миссий. Например, Марс, на который столь амбициозно нацелилась американская космонавтика, не защищен от космических лучей. Лабораторные эксперименты показали, что следы органики на поверхности Красной планеты разрушаются в десятки раз быстрее именно из-за космических лучей.
Актуальные нормы эффективной дозы облучения астронавтов за всю карьеру составляют 600 миллизиверт. Для сравнения, путешествие на Марс и обратно даст дозу радиации в 930 миллизиверт. Для сравнения, острая лучевая болезнь возникает при облучении в 1000 миллизиверт. И это не учитывая облучения во время работы на поверхности планеты.
Способов снизить эффект космических лучей несколько. Марсианские базы можно строить в кратерах, под скалами и в других условиях рельефа, так как порода поможет снизить воздействие радиации на 4-7%. Есть и другая возможность, для чего необходимо модернизировать радиационную защиту космических кораблей и скафандров. Осложняет задачу непредсказуемость космических явлений. Хотя краткосрочные прогнозы солнечных протонных событий, касающихся потоков ионов и протонов от вспышек на светиле существуют, они надежны только на околоземной орбите и в системе Земля-Луна. Для полетов и работе на Марсе нужен другой прогноз.
Новую систему предупреждения предложила группа физиков из Германии, США и Китая. Вдобавок им удалось выяснить, как далеко от убежища сможет отходить марсонавт, чтобы успеть укрыться от внезапного потока. За основу расчетов были взяты данные с детектора марсохода Curiosity. Причем первый период измерений фиксировался с 6 декабря 2011 года, когда снимались данные по радиации открытого космоса при полете аппарата к Красной планете. Второй период велся с 6 августа 2012 года после высадки КА на Марс и фиксации доз радиации с поверхности. За все время он зафиксировал пять событий в космосе и 17 на Марсе.
Физики подогнали фоновое излучение под стандарт и считали солнечным протонным событием те, что превышали фон на 25%. То есть, когда активность нарастает, срабатывает предупреждение. Аналогичным образом, когда уровень радиации падает ниже порога, марсонавту сообщат, что можно покидать убежище. Подход с порогом в 25%, как подчеркивают ученые, позволяет уберечь марсонавтов от 90% дозы радиации во время вспышки.
Анализ зафиксированных событий показал, что в открытом космосе дольше всего астронавт укрывался бы 7 марта 2012 года - 3 дня 7 часов 33 минуты, а на поверхности Марса — 20 мая 2024 года - 1 день 17 часов 55 минут. В усредненных значениях открытый космос также был более опасным местом: сутки и 18 часов против 21 часа на Красной планете. Эти прогнозы показали, что марсонавтам можно будет удаляться от укрытия на расстояние, которое они преодолеют не более чем за полчаса. Хотя некоторые события дают фору и в час, и в полтора, предсказать мощность и пик активности пока все-таки невозможно.
Надежность системы предупреждения физики проверили, сравнив ложные срабатывания при других порогах радиации: от 5% до 30%. В открытом космосе, например, прогноз срабатывал при скачке на 9% выше порога, если система перепроверяла результат через 15 минут. Это время у астронавта уходит на подготовку своих действий. На Марсе же оптимальным стал порог в 25% — при нем вероятность ложной тревоги тоже 25%. Но на чужой планете лучше перестраховаться. Тем не менее исследователи допустили, что в реальных условиях пороговые значения радиации в открытом космосе и на Марсе можно снизить до 15% и 18% соответственно. Но и ложных срабатываний может быть на 8% больше, то есть треть всех предупреждений.
Таким образом, система будущей сигнализации начинает отрабатываться, и в дальнейшем прогнозирование станет основной частью жизни и работы жителей Марса. Однако до сих пор не снят важный вопрос – как обезопасить человека при полете к Красной планете. Ведь помимо космической радиации существует и множество других опасных факторов космического пространства, негативно влияющих на человеческий организм. А без решения всех этих проблем в комплексе путешествия к далеким мирам практически невозможно.
#Космос #Марс #Луна #NASA #Космические_полеты #астронавт #Космический_корабль #протонное_событие #космическая_радиация #марсонавт #Curiosity