четверг, 12 декабря 2013 г.

300 дней радиации марсохода Curiosity

Новые результаты, полученные марсоходом Curiosity, показывают реальную опасность радиационного облучения астронавтов во время длительного пилотируемого полета и пребывания на Красной планете

Расположение обитаемых модулей "под землей" значительно снизит губительное воздействие космической радиации
NASA/SPASE.com


Миссия, включающая 180-дневный полет к Марсу, 500-дневное пребывание на Красной планете и 180-дневный обратный рейс на Землю, приведет к накоплению астронавтами совокупной дозы облучения около 1,01 зиверта - показывают измерения детектора оценки радиации (RAD), установленного на марсоходе Curiosity.

Люди, покинув защитные пределы атмосферы Земли и ее магнитного поля, подвергнутся риску радиационного облучения, которое может стать причиной раковых и других заболеваний

Магнитное поле, генерируемое электрическими токами в жидком железном ядре Земли простирается далеко в космос, закрывая планету от 99,9 процентов вредного излучения. Атмосфера Земли обеспечивает дополнительную защиту, сравнимую с металлической плитой толщиной около одного метра.

Магнитное поле и атмосфера Земли снижают воздействие космического излучения
Изображение NASA/JPL

Луна не имеет атмосферы и у нее слабое магнитное поле. Для долговременных экспедиций на спутник Земли также должны быть предусмотрены меры противодействия вредной радиации.

Командир "Аполлона-12" Чарльз Конрад рассматривает АМС "Surveyor-3". На горизонте виден лунный модуль "Intrepid". Surveyor-3 совершил мягкую посадку на Луне 19 апреля 1967 г
(20 ноября 1969, NASA, Alan L. Bean)

У Марса отсутствует планетарное магнитное поле, а солнечный ветер лишил его большей части атмосферы, остаток которой немного ослабляет солнечную радиацию, но не является препятствием для космических лучей.

Магнитное поле Марса сконцентрировано в южном полушарии планеты, его направление резко меняется от места к месту
Изображение NASA (Mars Global Surveyor, 1999 год)

Самое высокое давление газовой оболочки Марса соответствует земному давлению воздуха на высоте 35 километров. При низких высотах атмосфера Марса обеспечивает немного лучшую защиту от космического излучения. Радиоактивное излучение на Марсе гораздо сильнее, чем на Земле.

Атмосфера Марса, состоящая, в основном, из углекислого газа, очень разрежена. Давление у поверхности Марса в 160 раз меньше земного. Примерная толщина атмосферы - 110 км. В отличие от Земли, масса марсианской атмосферы непостоянна в течение года в связи с таянием и намерзанием полярных шапок, содержащих углекислый газ. Зимой 20-30 процентов всей газовой оболочки намораживается на полярной шапке.
(Снимок аппарата NASA "Викинг" в 1976 году)

Европейское космическое агентство ограничивает своих астронавтов получением предельной дозы облучения в 1 зиверт за всю карьеру, что соответствует 5-процентному увеличению риска развития смертельного рака.

"Это, конечно, рациональный уровень", - заявил ведущий специалист инструмента RAD Дон Хасслер (Don Hassler) из Юго-Западного Исследовательского института в Боулдере, штат Колорадо, в журнале Science.

Прогнозируемая суммарная доза облучения за год для человека  в некоторых видах деятельности и в космосе:
1. - На уровне моря; 2. - На территории США (все источники); 3. - Рентгеновское исследование в медицине; 4. - Для работников Министерства энергетики США;  5. - 6-ти месячное пребывание на МКС; 6. - 180-дневный полет к Марсу; 7. - 500 дней на Марсе
based on NASA/JPL-Caltech/ SwRI 

Доза облучения на Марсе в 1 зиверт не соответствует действующим стандартам NASA, которые предусматривают верхний предел риска смертельного рака астронавтов  на уровне 3 процентов. Но эти стандарты были разработаны для миссий на низкую околоземную орбиту, и, в ближайшем будущем, они  могут быть скорректированы для космических полетов за ее пределы, - пояснил Хасслер.

В этом направлении NASA сотрудничает с Институтом медицины при Национальной академии наук (IOM) по определению соответствующих ограничений для дальних космических миссий, таких, как полет на Марс.

Новые результаты представляют собой наиболее полную картину радиационной обстановки на пути к Марсу и на поверхности Красной Планеты. Они включают в себя данные, которые RAD собрал во время восьмимесячного полета  Марсианской научной лаборатории (MSL) в космическом пространстве и в течение первых 300 дней пребывания ровера на Марсе, где он приземлился в августе 2012 года.

За первые десять месяцев работы RAD зафиксировал один мощный всплеск излучения, связанный со вспышкой на Солнце, а также четыре спада на Sol 50, 97, 208 и 259, вызванных корональными солнечными выбросами в межпланетное пространство, которые на время экранировали космическое излучение
NASA/JPL-Caltech/ SwRI

RAD собирает данные об интенсивности радиации двух типов: высокоэнергетических космических лучей, частицы которых разгоняются до огромных скоростей под действием взрывов далеких сверхновых звезд, и частиц, испускаемых во время солнечных бурь.

Инструмент RAD
(NASA/JPL-Caltech/ SwRI)
Данные RAD показывают, что астронавты, изучающие поверхность Марса, будут получать 0,64* миллизиверта радиации ежедневно. Во время перелета на Красную планету они будут накапливать почти в три раза больше - 1,84 миллизиверта. Нормальная суточная доза излучения, которую получает в среднем человек, живущий на Земле, составляет 10 мкЗв (0,00001 зиверт).

Но радиационная обстановка на Марсе является динамической, поэтому измерения Curiosity не следует рассматривать как окончательные. Следует учитывать, что данные RAD были получены незадолго до пика 11-летнего цикла солнечной активности в то время, когда поток космического излучения являлся относительно низким (поскольку солнечная плазма имеет тенденцию рассеивать галактические космические лучи).

Определение уровня радиации ровером должен помочь в планировании пилотируемой миссии на Марс, которую NASA надеется осуществить к середине 2030 годов. Кроме того, информация RAD поможет поиску признаков жизни в прошлом или настоящем Красной планеты, что является еще одной приоритетной задачей космического агентства США.

Марсоход Curiosity на участке бурения "John Klein"
NASA/JPL/MSSS/Marco Di Lorenzo/Ken Kremer

Ученые полагают, что  микробная жизнь вряд ли может существовать в верхних слоях марсианского грунта. Но будущим миссиям не придется бурить слишком глубоко поверхность планеты, чтобы найти очаги жизни на Марсе, если она когда-либо существовала. Есть большая вероятность того , что на некоторых участках поверхности их можно обнаружить на небольшой глубине до одного метра.

Результаты исследования были опубликованы 9 декабря 2013 года в научном журнале Science. Еще пять статей в этом журнале информируют о том, что марсоход Curiosity обнаружил в кратере Гейла древнее пресноводное озеро, среда которого могла бы поддерживать микробную жизнь на протяжении от десятков тысяч до нескольких миллионов лет.

По материалам NASA/JPL, SPACE.com

Статьи по теме:
Марсоход Curiosity берет курс на Эолиду
Именно здесь, на участках "Джон Клейн"- в конце февраля, и "Камберленд" - в мае, был проведен первый подробный химический анализ образцов грунта и обнаружены следы серы, азота, водорода, кислорода, фосфора и углерода - химических элементов, косвенно подтверждающих возможность наличия благоприятной среды для микробной жизни, а также признаки воды, которая была ни слишком кислой и не чересчур соленой

Комментариев нет: