Як марсохід Curiosity допомагає робити Марс безпечнішим для астронавтів

Датчик радіації на борту космічного апарату надає нові дані про ризики для здоров’я людей, з якими вони можуть зіткнутися на поверхні Червоної планети.

Про це розповідають в Лабораторії реактивного руху НАСА.

Чи можуть лавові трубки, печери або підповерхневі середовища запропонувати безпечний притулок для майбутніх астронавтів на Марсі? Вчені з команди марсохода Curiosity допомагають досліджувати подібні питання за допомогою Детектора радіаційної оцінки або RAD.

Credit: NASA/JPL-Caltech/MSSS

На відміну від Землі, Марс не має магнітного поля, яке б захищало його від високоенергетичних частинок, які проносяться космосом. Ця радіація може завдати шкоди людському здоров’ю та серйозно поставити під загрозу системи життєзабезпечення, від яких залежатимуть астронавти на Марсі.

На основі даних RAD від Curiosity дослідники дійшли до висновку, що використання природних матеріалів, таких як горні породи та осадочні породи на Марсі, може забезпечити певним захистом від цього постійно присутнього космічного випромінювання. У статті, опублікованій цього літа у журналі JGR Planets, вони детально розповіли, як Curiosity залишався припаркованим біля скелі в місці під назвою «Мюррей Баттс» з 9 по 21 вересня 2016 року.

Перебуваючи там, RAD зафіксував зниження загальної радіації на 4%. Що ще важливіше, прилад виявив зниження на 7,5% випромінювання нейтральних частинок, у тому числі нейтронів, які можуть проникати через скелі та є особливо шкідливими для здоров’я людини. Ці цифри статистично досить високі, щоб показати, що це було пов’язано з розташуванням Curiosity біля підніжжя скелі, а не через звичайні зміни фонового випромінювання.

«Ми довгий час чекали відповідних умов для отримання цих результатів, які надзвичайно важливі для забезпечення точності наших комп’ютерних моделей», — сказав Бент Ересманн з Південно-Західного дослідницького інституту, провідний автор недавньої роботи. «У Мюррей Баттс у нас нарешті були такі умови та дані для аналізу цього ефекту. Тепер ми шукаємо інші місця, де RAD зможе повторити подібні вимірювання».

Оголення з тонкошаровими породами в районі Мюррей Баттс на нижній частині гори Шарп. (Credit: NASA/JPL-Caltech/MSSS)

Форпост космічної погоди на Марсі

Більшість радіації, виміряної RAD, надходить від галактичних космічних променів – частинок, що викидаються зірками при їх вибухах і розсилаються по всьому Всесвіту. Це утворює килим "фонового випромінювання", який може становити ризик для здоров’я людей.

Набагато більш інтенсивне випромінювання спорадично надходить від Сонця у вигляді сонячних бур, які викидаються масивними дугами іонізованого газу в міжпланетний простір.

Credit: NASA/SDO/AIA

«Ці структури скручуються в просторі, іноді утворюючи складні потокові трубки у вигляді круасану, за розмірами більші за Землю, викликаючи ударні хвилі, які можуть ефективно заряджати частинки», — сказала Джіннань Гоу. Вона очолила дослідження, опубліковане у вересні в журналі "The Astronomy and Astrophysics Review", з дев′ятирічним аналізом даних RAD (ровер прибув на Марс у 2012 році) поки була у німецькому Університеті Християна Альбрехта.

«Космічні промені, сонячна радіація, сонячні бурі – усі вони складові космічної погоди, і RAD фактично є форпостом космічної погоди на поверхні Марса», – говорить Дон Хасслер з Південно-Західного дослідницького інституту, головний дослідник у роботі з приладом RAD.

Сонячні бурі відбуваються з різною частотою на основі 11-річних циклів, причому деякі цикли мають більш часті та енергійні бурі, ніж інші. На диво, періоди, коли сонячна активність найвища, можуть бути найбезпечнішим часом для майбутніх астронавтів на Марсі: підвищена сонячна активність захищає Червону планету від космічних променів на 30-50%, у порівнянні з періодами, коли сонячна активність нижча.

«Це компроміс», — сказала Гоу. «Ці періоди високої інтенсивності зменшують одне джерело радіації: всюдисущу фонову радіацію високоенергетичних космічних променів навколо Марса. Але водночас астронавтам доведеться боротися з періодичним, більш інтенсивним випромінюванням від сонячних бур».

«Спостереження RAD мають ключове значення для розвитку здатності передбачати та вимірювати космічну погоду, вплив Сонця на Землю та інші тіла Сонячної системи», – сказав Джим Спанн, керівник відділу геліофізики NASA з космічної погоди. «Оскільки НАСА планує можливі подорожі людини на Марс, RAD служить форпостом та є частиною Обсерваторії геліофізичної системи – флоту з 27 місій, які вивчають Сонце та його вплив на космос – дослідження якої підтримують наше розуміння та освоєння космосу».

Вчені тільки зараз починають спостерігати зростання активності, коли Сонце виходить зі стану дрімоти та стає активнішим. Фактично, 28 жовтня 2021 року RAD спостерігав свідчення першого спалаху класу X нового сонячного циклу. Спалахи класу X — це найінтенсивніша категорія сонячних спалахів, найбільші з яких можуть призвести до перебоїв в електропостачанні та відключення зв’язку на Землі.

«Це захопливий час для нас, тому що одна з важливих цілей RAD — схарактеризувати екстремальні космічні погоди. Такі події, як сонячні спалахи та бурі, є одним із типів космічної погоди, які найчастіше трапляються під час підвищеної сонячної активності – часу, до якого ми наближаємося зараз», – сказав Ересманн. Потрібні додаткові спостереження, щоб оцінити, наскільки небезпечною була б дійсно потужна сонячна буря для людей на поверхні Марса.

Висновки RAD будуть використані в набагато більшому масиві даних, які збираються для майбутніх місій з екіпажем. Більш того, NASA навіть оснастило аналог Curiosity, марсохід Perseverance, зразками матеріалів для скафандра для оцінки того, як вони витримують дію радіації упродовж тривалого часу.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.