. Дубна: 9 oC
Дата 19.09.2021
rss vk ok fb twitter
Иллюстрация simisi1/Pixabay.

Пилотируемая миссия на Марс возможна, если она не продлится дольше четырех лет, заключила международная группа исследователей.

При нынешних технических возможностях землян полёт с Земли на Марс туда и обратно должен занять около 500 дней – год и четыре с половиной месяца. Однако главным препятствием для полёта людей на Красную планету является космическое излучение, исходящее из глубин Галактики. Перед ним человек абсолютно беззащитен, поскольку в спектре галактического излучения, наряду с протонами высоких энергий, находятся тяжёлые ионы — ядра различных химических элементов.

Галактические космические лучи представляют собой потоки элементарных частиц – легких и тяжёлых ионов. Атомы космических лучей лишены электронных оболочек, по сути, они – "голые" ядра. Причина этого "оголения" ядер – взаимодействие с веществом в процессе их переноса во Вселенной. Самый распространенный элемент космических лучей – водород, его ядра и есть протоны. Эти частицы ускоряются на ударных волнах – остатках от взрывов сверхновых звёзд. Такие звёзды взрываются в нашей Галактике не чаще, чем один раз за 30-50 лет.

Поток частиц галактических космических лучей постоянен, в отличие от солнечных космических лучей, которые генерируются на Солнце или в межпланетной среде во время солнечных вспышек. Поэтому суммарный вклад солнечных космических лучей за длительное время незначителен. Но во время солнечных вспышек поток солнечных космических лучей может превышать поток галактических космических лучей. К тому же, энергии частиц солнечных космических лучей, как правило, меньше, чем у частиц галактических космических лучей. Существуют также внегалактические космические лучи, попадающие в нашу Галактику из других галактик. Их энергии больше, чем у галактических космических лучей, но потоки – значительно меньше. Космические лучи имеют громадный диапазон энергий: от 106 (1 МэВ) до 1021 эВ (1 ЗэВ).

Космические тяжёлые ионы обладают такой высокой энергией, что "прошивают" обшивку космического корабля в открытом космосе, как пушечные ядра тонкий шёлк.  

При одинаковой дозе излучения, вызванной потоком тяжёлых ионов или нейтронов, или фотонов (гамма-излучение), на живую клетку хуже всего действуют тяжелые ионы. Это уже более десяти лет назад подтвердили радиобиологи Объединенного института ядерных исследований в ускорительных экспериментах с клетками животных.

Ученые тогда выяснили, что причина столь разрушительного воздействия кроется в двухнитевых разрывах ДНК клетки. Одну порванную нить ДНК организм восстановить может, две нити – нет.

Поэтому если тяжелые ионы будут проходить через мозг космонавтов, они будут просто убивать нейроны. По оценкам специалистов NASA, в ходе марсианской экспедиции от 2 до 13% нервных клеток будут пересекаться как минимум одним ионом железа. А сквозь ядро каждой клетки организма один протон будет пролетать раз в три дня. Возникает серьёзная опасность необратимых нарушений поведенческих реакций членов экипажа, что ставит под угрозу выполнение задачи в целом.

Выходов из этой ситуации до сих пор виделось два.

Первый: сделать мощную радиационную защиту современных космических кораблей. Но она сильно увеличит вес корабля и расход топлива.

Выход второй: создать космический корабль, который сможет летать в разы быстрее современных.

Международная команда ученых предложила третий выход: лететь на современном корабле, но спланировать его время полета так, чтобы оно учитывало пик активности Солнца – солнечный максимум. Потому что во время солнечного максимума наиболее опасные частицы из далеких галактик отклоняются от Солнечной системы повышенной солнечной активностью. Активность галактических космических лучей ниже всего в течение 6–12 месяцев после пика солнечной активности, в то время как количество высокоэнергетичных солнечных частицы максимально во время солнечного максимума.

Свою идею третьего выхода исследователи обосновали в статье, опубликованной научным журналом Space Weather.

Ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, Массачусетского технологического института, Сколковского института науки и технологий и Потсдамского центра наук о Земле объединили геофизические модели излучения частиц для солнечного цикла с моделями влияния этого излучения на космонавтов и космический корабль. Моделирование показало, что оболочка космического корабля, построенная из относительно толстого материала, может помочь защитить астронавтов от радиации. Но если защита окажется слишком толстой, она может стать источником вторичного излучения, которому подвергнутся космонавты.

"Это исследование демонстрирует, что хотя космическое излучение накладывает строгие ограничения на вес космического аппарата и время запуска, а также представляет технологические трудности для полетов человека на Марс, такая миссия жизнеспособна", – говорит Юрий Шприц (Yuri Shprits) из Потсдамского центра наук о Земле.

Исследователи отмечают, что слетать на Марс и вернуться обратно земляне могли бы менее, чем за два года. И рекомендуют продолжительность миссии на Марса не более четырех лет из-за опасности для здоровья космонавтов даже в условиях рассчитанной солнечной активности.

Добавить комментарий

Комментарии не должны оскорблять автора текста и других комментаторов. Содержание комментария должно быть конкретным, написанным в вежливой форме и относящимся исключительно к комментируемому тексту.


Защитный код
Обновить