Радиация на Марсе: виды, влияние на человека, способы защиты
Планета Марс

Есть ли на поверхности Марса радиация?

Рубрика:О планете Марс Автор: |

С тех пор как человечество загорелось идеей колонизировать Красную планету, никто не видел больших препятствий, чем расстояние между Землей и Марсом. Однако существует более серьезная угроза – радиация.

радиация на марсе

Источники радиации на Марсе

Каковы источники радиации на Марсе? Попробуем разобраться в этом вопросе. Когда-то в центре планеты – его ядре, могли происходить определённые потоки, которые создавали эффект динамо. А он уже в свою очередь заставлял работать магнитное поле. Но 4 млрд. лет назад из-за ускоренного уменьшения температуры ядра по не виданным причинам эффект исчез. Постепенно слабеющие магнитное поле повлекло за собой и другие последствия, солнечный ветер сдул атмосферу Марса. Тем самым оставил планету без защиты от космического излучения. Отсутствие магнитного поля увеличит радиацию вдвое, при условии, что есть атмосфера. Именно толщина атмосферы, а не ее состав, куда более важный фактор, играющий весомую роль в защите от доз радиации, полное ее отсутствие увеличит излучение в 1600 раз.
Откуда на Марсе радиация — сильнее всего Марс подвержен двум типам радиации: солнечная радиация и космическая.

  • Первый тип появляется из-за постоянного потока солнечных частиц, исходящих от звезды. Выбросы происходят во время солнечного ветра или хромосферных вспышек. Так как они все протоны, из-за их энергии они будут отражены оборудованием, несмотря на их количество. Но во время солнечных вспышек, длящихся несколько дней, защитить колонизаторов будет уже намного сложнее.
  • Космический тип радиации исходит от сверхновых звезд, находящихся в Млечном пути, а возможно и в других галактиках. Излучение состоит из галактических космических лучей, сокращенно – ГКЛ. Эти частицы перемещаются почти со скоростью света и имеют больше энергии, из-за чего их сложнее экранировать современным оборудованием. И хотя они также в основном состоят из протонов, некоторые из них являются более тяжелыми элементами, как гелий. Когда они натыкаются на предмет, то могут выбить атомы из его структуры, будь это корабль или космонавт.

Два этих типа излучения вызывают рак и могут провоцировать снижение иммунитета и болезни сердца. Радиация на Марсе страшна не так, как на пути к нему, ведь, несмотря на отсутствие магнитосферы, там все же есть атмосфера, хоть она и на порядок менее плотная, чем земная. А вот в открытом космосе опасность, которой подвергают себя астронавты, намного увеличивается.

Уровень радиации на поверхности Марса

До начала 2000-х мало что было известно о радиации на поверхности Марса. Все знания ученых об этой теме на данный момент, получены благодаря измерениям проведенными марсоходом Curiosity и станцией Mars Odyssey.

Станция запущена в октябре 2001 была отправлена, чтобы выяснить какой уровень радиации вокруг Марса. Она не была на самой поверхности, но так как атмосфера у планеты тонкая, показания должны совпадать. Проводились измерения устройством MARIE. За 1.6 года работы Mars Odyssey было определено, что уровень радиации на Марсе в 2.5 раза превышает дозу получаемую работниками МКС. Что бы было с чем сравнить: обычный человек, живущий в развитой стране, получает в среднем 0.62 рад в год.

Станция рабочая и самая долговечная из всех аппаратов, отправленных на Марс.

А в августе 2012 отправлен марсоход Curiosity, чтобы следить за уровнем радиации уже на поверхности планеты. Сбор данных проводился детектором оценки радиации RAD (Radiation Assessment Detector). C его помощью было обнаружено, что доза облучения на Марсе сопоставима с той, что испытывают космонавты на МКС — 0.7 миллизиверта в день.

И самое главное: учёные подсчитали, что 860 дневное путешествие на Марс подвергнет астронавтов дозе облучения в 1,01 зиверта. Для сравнения: дозой в 1 зиверт ограничивают космонавтов на все время их работы на МКС. Такое ограничение связано с 5% увеличением риска рака.

Как говорит один из создателей Curiosity Дон Хасслер, радиационная среда Марса крайне динамична, поэтому не стоит рассматривать данные измерения как последнее слово.

Воздействие радиации на человека

Как бы там ни было, радиация на Марсе намного меньше, чем во время полета. Это связано с тем, что у планеты присутствует хоть и тонкая, но атмосфера, которая защищает от излучения. Измерения RAD во время восьмимесячного путешествия марсохода Curiosity показали, что доза радиации при полете на Марс составляет 1.9 миллизиверта в день. Но Хасслер подметил, что эти данные далеки от возможного реального маршрута на планету, ведь ему ни разу не встречались солнечные бури, заряженные частицы которых сильно влияют на радиационный фон.

Как показывает исследование, 95% излучения, зафиксированного RAD, исходит от Галактических Космических Лучей, от которых пока нет 100% защиты.
Кэрри Зейтлин, один из ученых НАСА участвующих в марсианском эксперименте радиационной среды, говорит: «На пути туда и обратно астронавты получат дозу облучения сопоставимую с КТ брюшной полости каждые пять дней».

Для каждого космонавта главная проблема это накапливание радиации, ведь именно из-за неё эта профессия такая опасная.

При длительном пребывании в радиационном фоне излишнее количество радиации приводит к повреждению клеток или ДНК. Это означает повышенный риск развития рака в будущем или, в худшем случае, острую лучевую болезнь во время миссии, если доза энергетических частиц велика.

Эффекты, которые может принести длительное нахождение в радиационном поле Марса и под непосредственным влиянием космической радиации делится на два вида:

  • Острые эффекты можно почувствовать почти сразу, когда за короткое время накапливается большая доза радиации. Это может быть, допустим, лучевой синдром, который вызывает тошноту, рвоту и усталость.
  • Хронические эффекты это результат длительного накопления огромной дозы радиации. Они проявляются на протяжении длительного времени. Их симптомы это все возможные проблемы со здоровьем или генетическим кодом — острая лучевая болезнь, повышенный риск появления злокачественной опухоли, генные мутации и смерть.

Оба этих эффекта опасны для человека, но в силу того, что хронические могут развиваться в течение нескольких десятилетий, заметить их вовремя сложнее.

Как защититься от радиации

Вопрос «как защититься от радиации на Марсе» стал одним из самых обсуждаемых в научном сообществе, когда дело касается космоса.

100% защита от радиации пока является утопией, однако НАСА бросает все свои силы на её поиски и у них уже есть возможные варианты решения проблемы. Одними из таких будут: либо закопаться глубже в землю для построения подземных колоний, либо пытаться совершенствовать оборудование и материалы, из которых оно состоит.

Но лучшими идеями по снижению воздействия излучения будут: использовать больше традиционных материалов космического корабля или использовать более эффективные экранирующие материалы.

Первый вариант будет более затратным, ведь чем больше масса корабля, тем больше топлива для него нужно. Вот почему стоит обратить внимание на второй.
Лучший способ остановить излучение частиц — запустить эту энергетическую частицу в нечто похожего размера.

Поскольку протоны и нейтроны похожи по размеру, есть один элемент, который очень хорошо блокирует оба — водород, при этом чаще всего он существует в виде одного протона и электрона. Удобно, что водород это наиболее распространенный элемент во вселенной и составляет большую часть соединений, как вода, пластмасса, и полиэтилен.

Полиэтилен, тот же пластик, который обычно содержится в бутылках с водой и продуктовых пакетах, также может быть кандидатом на защиту от облучения радиационного фона. Он недостаточно крепок, чтобы построить космический корабль, который подвергается воздействию высокой температуры и огромному давлению во время запуска. А добавление полиэтилена к металлической структуре добавит массы, и, соответственно, топлива.

Один материал, находящийся в разработке в НАСА, может выполнять обе эти задачи: гидрогенизированные нанотрубки нитрида бора, известные как гидрогенизированные БННТ. Это крошечные нанотрубки, сделанные из углерода, бора и азота с водородом вкрапленным в пустые пространства между ними. Бор также отличный поглотитель вторичных нейтронов, что делает гидрированные БННЦ идеальным материалом для отражения радиации.

Хотя гидрогенизированные БННТ еще в стадии разработки, они могут стать одним из ключевых материалов в космических кораблях, транспортных средствах и скафандрах, которые будут использоваться на Марсе.

Ученые думают над путями создания силовых полей. Силовые поля вполне реальны: как и магнитное поле Земли защищает людей от энергичных частиц, относительно небольшое электрическое или магнитное поле — если оно достаточно сильное — создаст защитный пузырь вокруг космического корабля. Для создания этой идеи требуется чрезмерное количество энергии и конструкционных материалов, поэтому реализация требует больше работы.

В заключении радует, что, несмотря на очевидные сложности и опасность будущего путешествия, ученые не опускают руки и вместо того, чтобы оставить идею они ищут обходные пути и способы решения будущих проблем, в том числе и радиации.

Пригодилась информация? Плюсани в социалки!

Что еще можно добавить к вышесказанному?