Как марсоход Curiosity помогает делать Марс более безопасным для астронавтов

Датчик радиации на борту космического аппарата предоставляет новые данные о рисках для здоровья людей, с которыми они могут столкнуться на поверхности Красной планеты.

Об этом рассказывают в Лаборатории реактивного движения НАСА.

Могут ли лавовые трубки, пещеры или подповерхностные среды предложить безопасное убежище для будущих астронавтов на Марсе? Ученые из команды марсохода Curiosity помогают исследовать подобные вопросы с помощью детектора радиационной оценки, или RAD.

Credit: NASA/JPL-Caltech/MSSS

В отличие от Земли, Марс не имеет магнитного поля, которое защищало бы его от высокоэнергетических частиц, проносящихся по космосу. Эта радиация может нанести вред человеческому здоровью и серьезно поставить под угрозу системы жизнеобеспечения, от которых будут зависеть астронавты на Марсе.

На основе данных RAD от Curiosity исследователи пришли к выводу, что использование природных материалов, таких как горные и осадочные породы на Марсе, может обеспечить определенной защитой от этого постоянно присутствующего космического излучения. В статье, опубликованной этим летом в журнале JGR Planets, они подробно рассказали, как Curiosity оставался припаркованным у скалы в месте под названием "Мюррей Баттс" с 9 по 21 сентября 2016 года.

Находясь там, RAD зафиксировал понижение общей радиации на 4%. Что еще важнее, прибор обнаружил снижение на 7,5% излучения нейтральных частиц, в том числе нейтронов, которые могут проникать через скалы и особенно вредны для здоровья человека. Эти цифры статистически достаточно высоки, чтобы показать, что это было связано с расположением Curiosity у подножия скалы, а не из-за обычных изменений фонового излучения.

"Мы долгое время ждали соответствующих условий для получения этих результатов, которые чрезвычайно важны для обеспечения точности наших компьютерных моделей", - сказал Бент Эресманн из Юго-Западного исследовательского института, ведущий автор недавней работы. «У Мюррей Баттс у нас, наконец, были такие условия и данные для анализа этого эффекта. Теперь мы ищем другие места, где RAD сможет повторить подобные измерения.

Обнажение с тонкослойными породами в районе Мюррей Баттс на нижней части горы Шарп. (Credit: NASA/JPL-Caltech/MSSS)

Форпост космической погоды на Марсе

Большинство радиации, измеренной RAD, поступает от галактических космических лучей – частиц, которые выбрасываются врывающимися звездами и рассылаются по всей Вселенной. Это образует ковер "фонового излучения", который может представлять риск для здоровья людей.

Гораздо более интенсивное излучение спорадически поступает от Солнца в виде солнечных бурь, выбрасываемых массивными дугами ионизированного газа в межпланетное пространство.

Credit: NASA/SDO/AIA

«Эти структуры скручиваются в пространстве, иногда образуя сложные потоковые трубки в виде круассана, по размерам больше Земли, вызывая ударные волны, которые могут эффективно заряжать частицы», — сказала Джиннань Гоу. Она возглавила исследование, опубликованное в сентябре в журнале The Astronomy and Astrophysics Review, с девятилетним анализом данных RAD (ровер прибыл на Марс в 2012 году) пока была в немецком Университете Христиана Альбрехта.

«Космические лучи, солнечная радиация, солнечные бури – все они являются составляющими космической погоды, и RAD фактически является форпостом космической погоды на поверхности Марса», – говорит Дон Хасслер из Юго-Западного исследовательского института, главный исследователь в работе с прибором RAD.

Солнечные бури происходят с разной частотой на основе 11-летних циклов, причем некоторые циклы имеют более частые и энергичные бури, чем другие. Что удивительно, периоды, когда солнечная активность самая высокая, могут быть самым безопасным временем для будущих астронавтов на Марсе: повышенная солнечная активность защищает Красную планету от космических лучей на 30-50% по сравнению с периодами, когда солнечная активность ниже.

«Это компромисс», - сказала Гоу. «Эти периоды высокой интенсивности уменьшают один источник радиации: вездесущую фоновую радиацию высокоэнергетических космических лучей вокруг Марса. Но в то же время астронавтам придется бороться с периодическим, более интенсивным излучением от солнечных бурь».

«Наблюдения RAD имеют ключевое значение для развития способности предвидеть и измерять космическую погоду, влияние Солнца на Землю и другие тела Солнечной системы», - сказал Джим Спанн, руководитель отдела гелиофизики NASA по космической погоде. «Поскольку НАСА планирует возможные путешествия человека на Марс, RAD служит форпостом и является частью Обсерватории гелиофизической системы – флота из 27 миссий, изучающих Солнце и его влияние на космос – исследования которой поддерживают наше понимание и освоение космоса».

Ученые только сейчас начинают наблюдать рост активности, когда Солнце выходит из состояния дремы и становится активнее. Фактически, 28 октября 2021 года RAD наблюдал свидетельство первой вспышки класса X нового солнечного цикла. Вспышки класса X — это самая интенсивная категория солнечных вспышек, наибольшие из которых могут привести к перебоям в электроснабжении и отключении связи на Земле.

«Это увлекательное время для нас, потому что одна из важных целей RAD – охарактеризовать экстремальные космические погоды. Такие события, как солнечные вспышки и бури, являются одним из типов космической погоды, наиболее часто встречающихся во время повышенной солнечной активности – времени, к которому мы приближаемся сейчас», – сказал Эресманн. Нужны дополнительные наблюдения, чтобы оценить, насколько опасна была бы действительно мощная солнечная буря для людей на поверхности Марса.

Выводы RAD будут использованы в гораздо большем массиве данных, собираемых для будущих миссий с экипажем. Более того, NASA даже оснастило аналог Curiosity, марсоход Perseverance, образцами материалов для скафандра для оценки того, как они выдерживают действие радиации в течение длительного времени.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.