Китайский лунный аппарат Chang'e-4 помог обнаружить в окололунном пространстве зону с пониженным уровнем космической радиации. В определенные часы там становится заметно безопаснее, и разница оказалась не символической: уровень облучения падает примерно на 20%. Такой эффект напрямую влияет на планирование будущих пилотируемых миссий.
Речь идет о галактических космических лучах — высокоэнергетических частицах, которые приходят из-за пределов Солнечной системы. Эти частицы легко проникают сквозь материалы и ткани, повреждают ДНК и повышают риск онкологических заболеваний. За пределами низкой околоземной орбиты защита от такого излучения становится одной из главных проблем. Любая возможность хотя бы частично снизить нагрузку на организм сразу приобретает практическую ценность для лунных экспедиций.
Анализ показал, что уменьшение потока частиц связано с конкретным временем суток на Луне. Самый заметный эффект возникает утром, через несколько часов после восхода Солнца на поверхности. В этот период приборы фиксируют устойчивое снижение числа протонов в определенном диапазоне энергий — от 9,18 до 34,14 мегаэлектронвольта. Изменение не выглядит случайным: оно повторяется в одних и тех же фазах лунного цикла.
Исследователи пришли к выводу, что Луна в такие моменты проходит через реальную область с более слабым потоком космических лучей. Вероятная причина связана с магнитным полем Земли. Часть заряженных частиц отклоняется и не достигает окололунного пространства, формируя своеобразную «тень» в потоке излучения. Чтобы проверить гипотезу, команда провела моделирование движения протонов вдоль орбиты Луны и получила аналогичную структуру с пониженной плотностью частиц.
До сих пор считалось, что за пределами магнитосферы Земли космические лучи распределяются почти равномерно и влияние планеты быстро исчезает. Новые данные показывают более сложную картину. Магнитное поле Земли действует дальше, чем предполагали, и влияет на распределение радиации даже в пространстве между Землей и Луной. Причем эффект проявляется не только в хвосте магнитосферы, который тянется от планеты в противоположную сторону от Солнца, но и на освещенной стороне.
Данные для работы собирали несколько лет. Аппарат Chang'e-4 измерял поток частиц с января 2019 года по январь 2022 года, охватывая 31 лунный цикл. Анализ сосредоточили на спокойных фазах солнечной активности, когда вклад солнечного излучения минимален, а основную роль играют именно галактические космические лучи. Такой подход позволил отфильтровать лишние факторы и увидеть стабильный повторяющийся сигнал.
Если учитывать такие «провалы» в радиационном фоне, можно планировать выходы астронавтов на поверхность Луны в более безопасные часы. По оценкам исследователей, утренние периоды снижают дозу облучения примерно на пятую часть по сравнению со средними значениями. Для длительных миссий разница становится существенной.
Далее ученым предстоит уточнить параметры найденной области. Они планируют использовать более объемные наборы данных, чтобы понять размеры этой зоны, ее форму и поведение при разных условиях солнечной активности. Чем точнее получится карта радиационного фона, тем гибче можно будет выстраивать сценарии работы на поверхности Луны и снижать риски для экипажей.