Вот так: готовилось человечество оставить свои следы на пыльных марсианских дорожках, экспедицию собирало, но не тут-то было. На Марсе, выясняется, свирепствует радиация, и еще лететь туда-обратно три года в открытом космосе - можно получить смертельную дозу опасного излучения.
Дозы ионизирующего излучения измеряются в зивертах, и этих самых зивертов за всю жизнь можно получить между 1 и 3 единицами, в зависимости от возраста и пола, причем безопасный порог все время уменьшается стараниями медиков. По наблюдениям американского спутника Одиссей, радиация в окрестностях Марса в 2,5 раза выше, чем, например, на МКС.
У Земли имеется атмосфера и значительно более сильное магнитное поле, ограждающее ее жителей от космических напастей. Всего же за три года экспедиции астронавты получат около одного зиверта, что находится на границе допустимой дозы, и может вызвать совершенно непредсказуемые последствия для здоровья людей, вероятнее всего раковые заболевания.
Такие вот неутешительные факты были изложены на пресс-конференции экспертами НАСА, после чего все заинтересованные стороны надолго задумались. Пока что предлагается вести усиленный мониторинг солнечной радиации - основной угрозы для здоровья космонавтов - и своевременно предупреждать их о грядущих звездных штормах, дабы те заранее подыскали себе какое-нибудь укрытие в марсианских пенатах. Да еще уповать на то, что вспышки солнечного излучения, длящиеся до недели, окажутся не слишком направленными и обойдут Марс стороною.
Ученые опубликовали первые оценки уровня радиации на поверхности Марса
Астронавты за год жизни на Марсе подвергнутся воздействию около 15 рентген ионизирующего излучения, что ставит под сомнение возможность существования жизни внутри почвы Красной планеты, заявляют ученые в статье, опубликованной в журнале Science .
Высокий уровень радиации считается одним из главных препятствий на пути пилотируемых экспедиций на Марс. В частности, данные прибора RAD на борту марсохода, собранные во время полета к Красной планете, показали, что во время путешествия человек может получить дозу радиации, сопоставимую со смертельной.
С момента посадки на поверхность Марса в начале августа 2012 года, марсоход Curiosity непрерывно наблюдает за радиационным фоном на Красной планете при помощи RAD и отправляет собранные данные на Землю. Дональд Хасслер из Юго-Западного исследовательского института в городе Боулдер и его коллеги проанализировали статистику по уровню радиации на Марсе за последние 300 дней и перевели ее на понятный нам язык.
По их расчетам, за день организм человека или других живых существ будет накапливать около 0,21 миллизиверта ионизирующего излучения, что в десятки раз больше, чем аналогичные значения для Земли. Как отмечают авторы статьи, это значение всего в 2 раза меньше, чем уровень радиации в открытом космосе, измеренный во время полета Curiosity от Земли к Марсу.
В общей сложности, за год жизни на Красной планете такой путешественник накопит около 15 рентген ионизирующего излучения, что в 300 раз больше предельной годовой дозы для работников атомной промышленности. Это сильно ограничивает время пребывания возможных путешественников на поверхности Красной планеты, которые вряд ли смогут провести там больше 500 дней без риска для здоровья.
Другим интересным следствием этого открытия стало то, что, по словам Хасслера и его коллег, микробы не могут существовать в верхних слоях почвы Марса, где они могли теоретически выжить после испарения его океанов и атмосферы в глубокой древности Красной планеты.
Радиация на Марсе безопасна для людей
Прошло уже три месяца с тех пор, как марсоход Curiosity приземлился на Красную планету, чтобы определить, способен ли Марс поддерживать жизнь.
Один из факторов, ограничивающих условия обитаемости, важных для будущих пилотируемых миссий - был уровень радиации от космических лучей и солнечных частиц, который попадает на поверхность планеты.
Чтобы выяснить это, инструмент марсохода для измерения радиации, называемый RAD, собрал данные, касающиеся ежедневных циклов радиации, достигающих Curiosity .
Атмосфера Марса действует как щит для радиации на поверхности планеты. Ученые знают об этом, так как по мере того, как утолщается атмосфера, уровень радиации падает на 3-5 процентов.
Проблема состояла в том, что атмосфера Марса в 100 раз тоньше, чем на Земле, что говорит о более легком проникновении радиации и большей опасности для космонавтов.
Так смогут ли космонавты выжить в марсианской среде?
Совершенно точно, космонавты смогут жить в этой среде, - объявил главный исследователь Дан Хасслер. По крайней мере, какой-то ограниченный период времени.
Уровень радиации на поверхности Марса примерно вдвое меньше того, что ученые наблюдают во время полетов в дальний космос. Главная проблема - это накапливание радиации в течение длительного времени.
А вот что точно известно, так это то, что миссия на Марс будет долгой - около 3 лет, включая около 6 месяцев, чтобы туда добраться и еще шесть, чтобы вернуться. Существует предел с точки зрения суммарной дозы излучения, которое может испытать космонавт.
В обычный день, космонавт в глубоком космосе защищен от радиации. Лучевая болезнь не возникает сразу. Но сценарий может измениться, если космонавты столкнуться с событием, когда излучается большое количество радиации, как например при солнечной буре. Кроме того, космонавты будут подвержены более высокому уровню радиации по пути к планете, чем на ее поверхности.
Вопрос не состоит в том, отправимся ли мы на Марс. Важно, когда мы туда отправимся и как лучше защитить наших космонавтов, - объяснил Хасслер.
Радиация на Марсе не помешает колонизации красной планеты
Миссия, совершенная марсоходом «Кьюрсити», была завершена открытием, в процессе которой было выявлено, что радиация на Марсе не повлияет на длительный пилотируемый полет на планету. Это определенно хорошие новости для множества претендентов на колонизацию красной планеты по проекту датской компании Mars One.
Долгосрочное исследование включает в себя 360 дней, для совершения перелета туда и обратно, и пребывания на планете порядка 500 дней. Конечно же, космонавты получат дозу радиации в размере 1,01 зиверта, которая была установлена с помощью детектора на борту «Кьюрсити».
Конечно же, полученная доза радиации грозит увеличением развития рака, и составляет 3%, что не соответствует стандартам NASA. Но, в недалеком будущем планируется изменение этих данных, так как они предназначены для измерения на околоземной орбите.
По словам Дона Хасслера, из Юго-Западного исследовательского института в Боулдере:
NASA работает с Институтом медицины при Национальной академии наук над оценкой ограничений, необходимых для дальних космических полетов, например, миссии на Марс.
Проведенные 8 месяцев детектором излучения «Кьюрсити» в открытом космосе и 300 дней, проведенные на самой Планете, дали совершенно новые результаты, в ходе обработки которых была выявлена наиболее полная картина радиационного фона, как на пути к Марсу, так и на его поверхности.
Существует 2 формы радиации, учет которых и был осуществлен в процессе обработки - галактические космические лучи, появившиеся вследствие разрыва сверхновых, и энергетические частицы солнца, вследствие Солнечных геомагнитных бурь.
Доза радиации в день, которую космонавт будет получать в результате работы, составит 0,64 миллизиверта, по данным детектора. А в процессе перелета эта доза составит 1,84 миллизиверта в день.
Радиационный фон непостоянен, что делает невозможным вынести окончательный вердикт и подвести итоги, считает Хасслер. Конечно же, эти данные и их оценка помогут NASA в проектировании миссии на Марс, и поиске жизни на его поверхности. Но, эти же данные позволили ученому сделать предположение, что на Красной Планете отсутствует микробная жизнь.
По данным от марсохода Curiosity, уровень радиации на Марсе почти такой же, как и на низкой околоземной орбите, где находится Международная космическая станция. Но визит на Красную планету не становится от этого безопасным, так как лететь придется достаточно долго.
По сравнению с Землей, у Марса отсутствует магнитосфера, которая защищает планету от галактического и солнечного излучения. Впрочем, есть тонкая атмосфера, которая обеспечивает небольшую защиту. По словам одного из операторов Curiosity, это открытие стало первым в истории измерением радиационной обстановки на планете, отличной от Земли. Астронавты смогут жить в подобной среде.
От метеорологической станции ровера поступили данные о так называемом тепловом приливе. Атмосфера начинает нагреваться Солнцем, расширяясь и снижая давление. А на другой стороне в это время холодно, там атмосфера начинает опускаться и сжиматься.
Из-за вращения Марса, выпуклость с нагретым воздухом перемещается вместе со светлой стороной с востока на запад. Curiosity зафиксировал подобный эффект, следя за изменением атмосферного давления в течение суток. Также были отмечены ежедневные провалы в уровне заряженных частиц, совпадающие с повышением давления. Получается, что марсианская атмосфера все же обеспечивает защиту.
В настоящий момент ученые не могут дать оценку суточной дозе облучения на Красной планете. Однако понятно, что она будет несколько ниже уровня, зафиксированного космическим кораблем, который перевозил Curiosity. Именно это и становится главной проблемой: за три года перелета космонавты облучатся в семь раз сильнее, чем за это же время на МКС.
Совокупное облучение повышает риск возникновения различных раковых заболеваний, именно поэтому космическими агентствами устанавливаются лимиты на сроки пребывания в космосе. Необходимо получить точную величину марсианской дозы, что как следует защитить космонавтов во время перелета к Красной планете.
Ко всему этому, еще случаются солнечные вспышки, и Curiosity необходимо выяснить, насколько защищен от них Марс.
Естественно, лучший вариант - это подземная база или колония, в которой на поверхность выходят только роботы. Но все же стоит рассмотреть варианты, позволяющие выходить на поверхность и космонавту.
Источники: zona51.narod.ru, ria.ru, www.infoniac.ru, yvek.ru, tainy.net
Радиация
Самой серьезной проблемой на Марсе является отсутствие магнитного поля, защищающего от солнечной радиации. Магнитное поле Марса слабее земного примерно в 800 раз. Вместе с разреженной атмосферой это увеличивает количество достигающего его поверхности ионизирующего излучения.
Радиационный фон на орбите Марса в 2,2 раза превышает радиационный фон на Международной космической станции. Средняя доза составила примерно 220 миллирадов в день. Объем облучения, полученного в результате пребывания в таком фоне на протяжении трех лет, приближается к установленным пределам безопасности для космонавтов.
Невесомость
На Марсе гравитация (притяжение) составляет всего 38% от земной (0,38 g). Степень влияния гравитации на здоровье людей при ее изменении от невесомости до 1 g не изучена, однако ничего хорошего ученые от нее не ждут. На земной орбите предполагается провести эксперимент на мышах с целью исследования влияния марсианской силы притяжения на жизненный цикл млекопитающих, тогда вопрос будет лучше прояснен.
Метеоритная опасность
Из-за своей разреженной атмосферы Марс гораздо в большей степени, чем Земля, подвержен метеоритной угрозе. В связи с этим гости Красной планеты рискуют попасть под метеоритный дождь, по сравнению с которым инцидент в Челябинске покажется детским лепетом. Поэтому и становится особенно актуальной проблема защиты строительной техники в том числе. В том числе придется решить проблему защиты строительных вышек тур http://www.versona.org/ и другого оборудования как на этапе создания поселения, так и позже, когда начнет развиваться сфера услуг, в частности предоставление технки в аренду.
Вредная пыль
На Марсе здоровью космонавтов будут угрожать гораздо более серьезные опасности, чем обычно. Например, простая пыль на Марсе намного опаснее лунной. Ученые подозревают, что эта пыль содержит в себе очень неприятные компоненты - мышьяк и шестивалентный хром, способный при контакте вызывать серьезные ожоги кожи и глаз.
Плохая погода
Скорость ветров, которые дуют над планетой на разных высотах, пока до конца не известна. Пыльные бури скрывают от глаз землян почти всю планету, и длятся они по три месяца.
Психологические моменты
Длительность перелета на и дальнейшее пребывание в замкнутом пространстве могут стать серьезным препятствием для самых сильных и здоровых любителей Марса. Даже при самом оптимальном сценарии один только путь к Марсу будет представлять собой изнурительное пятимесячное странствие.
К примеру, NASA поддерживает работу нескольких спутников, которые изучают Солнце, космическую среду по всей Солнечной системе и отслеживают галактические космические лучи в надежде обеспечить лучшее понимание солнечной и космической радиации. Также в агентстве занимаются поисками лучших вариантов экранирования астронавтов и электроники.
В 2014 году NASA запустило Reducing Galactic Cosmic Rays Challenge, интенсивный конкурс с призом в 12 000 долларов, которыми будут поощрены лучшие идеи по снижению воздействия на космонавтов галактических космических лучей. После первого конкурса в апреле 2014 года последовал еще один в июле с общим призовым уже в 30 000 долларов за идеи, связанные с активной и пассивной защитой.
Когда дело доходит до долгосрочного пребывания и колонизации, в прошлом всплывали еще несколько идей. Например, как предлагали Роберт Зубрин и Дэвид Бейкер в плане миссии Mars Direct, жилища можно строить прямо в земле, которая будет естественной защитой от радиации.
Предлагали также и создавать надувные модули, заключенные в керамике, созданной с помощью марсианского грунта. Этот план будет опираться на технику 3D-печати, известную как «спекание», когда песок превращается в расплавленный материал с помощью рентгеновских лучей.
MarsOne, некоммерческая организация, которая обещает колонизировать Марс в ближайшие несколько десятилетий, предлагает свой вариант защиты марсианских поселенцев от радиации. Организация предложила встроить экранирование в космический аппарат миссии, транспортное средство и жилой модуль. В случае солнечной вспышки, если защиты будет недостаточно, они предлагают создать специализированное радиационное убежище (расположенное в полой емкости для воды) внутри их Mars Transit Habitat.
Но самое радикальное предложение по снижению воздействия включает перезапуск ядра планеты для восстановления ее магнитосферы. Для этого нам нужно разжижить внешнее ядро, чтобы оно снова могло конвектировать вокруг внутреннего ядра. Собственное вращение планеты начнет создавать эффект динамо и магнитное поле будет генерироваться.
По словам Сэма Фактора, аспиранта с кафедры астрономии Университета штата Техас, есть два способа сделать это. Первый - взорвать серию термоядерных боеголовок вблизи ядра планеты, а второй - пропустить электрический ток через планету, производя сопротивление в ядре, которое будет разогреваться.
Учеными из Национального института наук синтеза (NIFS) в Японии в 2008 году было проведено исследование, в котором рассмотрели возможность создания искусственного магнитного поля вокруг Земли. Обнаружив, что за последние 150 лет интенсивность магнитного поля упала на 10%, они выступили за создание окружающих планету сверхпроводящих колец, которые могли бы компенсировать будущие потери.
С несколькими изменениями, такая система может быть адаптирована для Марса. Она будет создавать магнитное поле, которое может помочь экранировать поверхность от части вредоносной радиации. И если терраформаторы смогут создать на Марсе атмосферу, такая система также защитит ее от солнечного ветра.
Наконец, исследование, проведенное в 2007 году исследователями из Института минералогии и петрографии в Швейцарии, показало, как выглядит ядро Марса. Используя алмазную камеру, ученые смогли воспроизвести условия давления на железо-серные и железо-никель-серные системы, которые соответствуют центру Марса.
Они обнаружили, что при температурах марсианского ядра (порядка 1227 градусов по Цельсию), внутреннее ядро было бы жидким, но внешнее - слегка затвердевшим. Это сильно отличается от земного ядра, в котором отвердевание внутреннего ядра высвобождает тепло, которое сохраняет внешнее расплавленным, рождая таким образом эффект динамо и магнитное поле.
Отсутствие твердого внутреннего ядра на Марсе будет означать, что однажды жидкое внешнее ядро должно было иметь другой энергетический источник. Каким-то образом этот источник иссяк, и внешнее ядро затвердело, положив конец эффекту динамо. Однако их исследование также показало, что остывание планеты могло бы привести к отвердению ядра в будущем, поскольку либо богатые железом твердые вещества провалились бы в центр, либо сульфиды железа кристаллизовались бы в ядре.
Другими словами, ядро Марса однажды может стать твердым, нагревая внешнее ядро и расплавляя его. В сочетании с собственным вращением планеты, это будет вырабатывать эффект динамо, который однажды снова запустить магнитное поле планеты. Если это правда, то колонизация Марса и безопасное проживание на нем будет вопросов времени - нужно будет подождать, пока ядро кристаллизуется.
По-другому никак. В настоящее время радиация на поверхности Марса довольно опасна. Поэтому любые полеты на планету в будущем будут принимать во внимание радиационную защиту и контрмеры. И все, кто останется на Марсе надолго, должны будут либо закопаться глубже в землю, либо оградить себя от солнечных и космических лучей.
Но необходимость - мать изобретения, не так ли? И раз уж нам нужно начинать колонизировать другие миры, если мы хотим выжить как вид, нам придется прибегать к инновационным решениям.
Curiosity исследовал уровень радиации на поверхности Марса и показал, что он примерно соответствует уровню радиации низкой околоземной орбиты, где долгое время провод
Curiosity исследовал уровень радиации на поверхности Марса и показал, что он примерно соответствует уровню радиации низкой околоземной орбиты, где долгое время проводят люди, например, на уровне Международной космической станции.
Визит на Марс, тем не менее, от этого не становится менее опасным, так как лететь придётся достаточно долго, а ведь ещё нужно пробыть некоторое время на Красной планете и вернуться на Землю.
В отличие от нашей планеты, на Марсе нет магнитосферы либо она настолько слаба, что её влиянием на какие-либо объекты можно пренебречь. А ведь именно магнитосфера в первую очередь защищает Землю от значительной части радиации, в основном пропуская лишь нейтральные частицы (фотоны, нейтрино и некоторые другие) и задерживая львиную долю заряженных частиц. Однако у Марса есть атмосфера. И хотя она тонкая и довольно разрежена, всё же она обеспечивает определённую защиту от радиации.
Дон Хасслер, один из операторов Curiosity, заявил о том, что это первое в человеческой истории измерение радиационной обстановки на какой-либо планете помимо Земли. Он добавил, что космонавты могут жить в такой среде. Очень повезло, что Марс имеет пусть даже такую атмосферу. Строго говоря, и на Луне есть атмосфера, однако она там настолько слаба, что её можно не учитывать и приравнивать к газовой составляющей космического пространства. На Марсе не учитывать влияние атмосферы не позволительно, подчеркнул Хасслер.
Метеостанция марсианского ровера многое поведала и о тепловом приливе. Дело в том, что Солнце нагревает атмосферу Марса на той стороне, которая обращена к Солнцу. В результате давление падает и она расширяется. На обратной стороне господствует холод и поэтому атмосфера там сжимается и становится тоньше, опускается.
Так как Марс совершает вращения вокруг своей оси, то выпуклость более тёплого воздуха движется вместе с солнечной стороной с востока на запад. Всё это подтвердил Curiosity, измерив изменения давления газов атмосферы в течение суток. И он также зафиксировал сопряжённость колебания уровня заряженных частиц, являющихся составной частью солнечного и галактического ветров. Понижения проникающей радиацией совпадали с повышением атмосферного давления. То есть, когда атмосфера уплотняется, заряженные частицы в меньшей степени проникают к поверхности Марса. Так что воздух марсианской атмосферы всё-таки в определённой мере выполняет защитную функцию.
Учёные на данный момент ещё не готовы оценить так называемую суточную дозу облучения людей, пребывающих в будущем на Марсе. Но ясно, что она будет намного ниже уровня радиации, зарегистрированным тем же Curiosity во время межпланетного полёта. Как говорят специалисты в сфере космонавтики, вот где главная проблема. Ведь за три года путешествия на Красную планету (туда и обратно) космонавты могут получить примерно в семь раз большую долю радиации, чем те, кто обитает на МКС за тот же срок.
Совокупная доза ионизирующего облучения увеличивает риски развития злокачественных опухолей и других последствий. Дело в том, что те частицы, которые обладают достаточно сильной энергией и буквально врезаются в тело человека, способны превращать атомы нашего тела в ионы и даже выбивать их из своих «законных» мест. Это и есть опасное действие ионизированного излучения. Поэтому космические агентства устанавливают строгие лимиты на пребывание в открытом космосе. Поэтому крайне необходимо знать как уровень радиации в открытом космосе, так и уровень радиации на Марсе.
Curiosity ещё предстоит выяснить, в какой степени Марс беззащитен перед солнечными вспышками, которые и на Землю оказывают серьёзное влияние. Поэтому специалисты НАСА полагают, что первое время на Марсе будут строиться подземные колонии, а на поверхность главным образом выходить будут роботы.
