Уровень радиации на марсе сравнительно низкий. Проблемы, с которыми столкнутся колонизаторы марса Жизнь на Марсе: уровень радиации

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.

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.

«За последние 200 дней пребывания на Марсе мы узнали о воздействии радиации. Конечно, космическое пространство - опасное место, и излучение является одной из многих причин. Предполагалось, что как только наши астронавты благополучно приземляться на поверхность Марса, планета обеспечит надежную защиту от разрушительного действия радиации. Но оказалось всё не так - радиация влияла не только на человека, но и на автоматические аппараты», - было опубликовано в журнале «Наука».

«На Земле от радиации мы защищены магнитосферой и относительно плотной атмосферой. Но радиация на Марсе - это неоспоримый факт», - сказал Дон Хеслер, автор статьи «Радиационная обстановка поверхности Марса измеряется в Марсианской научной лаборатории».

На Земле радиационное излучение связывают с последствиями катастроф, таких как Чернобыль и Фукусима. Иногда мы беспокоимся, что компьютерная томография, рентген и трансконтинентальные рейсы могут быть причиной облучения. Самым опасным источником излучения, по данным Общества по физическим основам радиационной безопасности, является радон.

Марсоход «Curiosity», находясь в 180-дневном путешествии, позволил вычислить среднюю дозу облучения. Это примерно 300 мЗв, что эквивалентно 24 компьютерным томографиям. Чтобы добраться до Марса, астронавт будет подвергаться 15-кратному годовому облучению, нежели работник атомной станции.

«Изменчивость в уровнях радиации была намного больше, чем ожидалось, - сказал Хеслер. - Существуют также сезонные колебания излучения».

Соавтор исследования Дженнифер Эйгенборд из Института космических исследований утверждает, что потоки излучения имеют решающее значение при определении возможности жизни на Красной планете. Самые мощные частицы в воздухе проникают в марсианский грунт. Воздействуя на поверхность, галактические космические лучи и сильные солнечные энергетические частицы производят гамма-лучи и нейтроны, способные разорвать молекулярные связи в почве. Возможно, этот процесс уничтожил все следы жизни, расположенные близко к поверхности. Новое исследование предполагает, что найти органические молекулы можно, нужно лишь копать гораздо глубже.

«Если мы найдем органику на Марсе, то это нам поможет направить наше исследование в новое русло», - сказала Эйгенборд.

«Зная уровень радиации, мы сможем конструировать различные системы на поверхности, чтобы защитить наших астронавтов от вредного воздействия», - сказал Хеслер.

Чтобы выжить в пути и на планете, необходимо знать космическую погоду. Прогнозирование космической погоды является относительно новой областью, но имеет решающее значение для всех космических миссий.

Прогноз космической погоды включает прогнозирование солнечных вспышек, геомагнитных бурь и выбросов корональной массы, исходящих от Солнца.

«С помощью детектора оценки излучения (RAD) мы продолжаем получать сведения об излучении поверхности, типе частиц и относительных частотах. В настоящее время это единственный способ оценки излучений на Марсе. Данная система поможет более точно разработать костюмы астронавтов, наилучшее место пребывания на планете, запланировать деятельность вне космического корабля. Благодаря измерениям RAD мы можем начать писать «Руководство по выживанию на Марсе», - заявил Хеслер.

> > Радиация на Марсе

Происхождение радиации на Марсе: исследования космическими аппаратами, уровень радиации на планете, есть ли магнитосфера, как исправить проблему для колоний.

Нам удалось закрепить роверы и зонды на Красной планете. И в ближайшее время мы отправим новую партию. За время космических исследований Марса получили много важной информации, которую используем для запуска человеческой миссии в 2030-х гг.

Уже сейчас поступают заявки от добровольцев, согласных пожертвовать собою и отправиться в один конец. Есть и те, кто мечтает там жить. Но не стоит забывать, что это не простая туристическая поездка, а путешествие в опасное и негостеприимное местечко. Это не только сухость и холод, но и сильнейшая доза облучения. Да, на Марсе вас ожидает радиация.

Причины радиации на Марсе

Марс, к своему несчастью, лишен привычной для Земли магнитосферы. Хотя ранее он все же испытывал конвекционные токи в ядре, что намекало на функционирование динамо. Но 4.2 млрд. лет из-за крупного удара или стремительного охлаждения все прекратилось.

В итоге, следующие 500 млн. лет марсианская атмосфера медленно удалялась в пространство. Из-за этого поверхность получала огромные радиоактивные порции. К тому же остаются отметки и после случайных солнечных вспышек.

Исследования радиации Марса

В 2001 году за планетой наблюдал Марс Одиссей со специальным прибором, который должен был определить радиационную обстановку. Через 18 месяцев зонд заметил, что уровни радиации Марса в 2.5 раз выше, чем у астронавтов на МКС. Также было два события солнечных протонов, достигших пика в 2000 миллиардов в день.

Исследования показывают, что наше тело способно противостоять 200 рад, но длительное облучения приведет к острой лучевой болезни, генетическим сбоям, раку и смерти.

Возможные решения проблемы радиации Марса

Колонистам в любом случае придется столкнуться с проблемой марсианской радиации. Поэтому важно придумать защитные средства. В НАСА отправили сеть спутников к Солнцу, чтобы получить максимальное количество информации о его функционировании и радиационных дозах.

Некоторые предлагают создавать колонии под землей, так как марсианская почва выступает наилучшим щитом и поможет справиться с температурными колебаниями. Или же использовать надувные модули с керамическим покрытием на основе марсианской почвы.

Некоммерческий проект MarsOne предлагает отдельно создать специальный бункер. Тогда приборы смогли бы фиксировать вспышки, и все колонисты прятались в убежище. Наиболее радикальное решение – влияние на ядро, чтобы заставить его создавать магнитное поле. То есть, придется его раскрутить.

Самое удивительное, что это можно сделать. Есть вариант со взрывом череды термоядерных боеголовок возле ядра. Или же можно провести электрический разряд сквозь планету, вызвав сопротивления.

В 2008 году японские ученые отметили снижение интенсивности магнитного поля на 10% за последние 150 лет. Они предложили создать сверхпроводящие кольца вокруг планеты, которые компенсируют потери в будущем.

В 2007 году ученые создали наиболее подходящую модель марсианского ядра. Они заметили, что при температуре в 1227°C внутреннее станет жидким, а внешнее – частично твердым. Это значит, что у Марса ранее был энергетический источник, с которым что-то случилось. Но все работы с ядром пока существуют лишь в теории. Так что Красная планета по-прежнему остается опасной.

Но ученые не сдаются и предлагают новые идеи. Так что однажды Марс все-таки покорится настырным землянам.

ESA/ATG medialab

Приборы на борту орбитального зонда миссии «ЭкзоМарс» Trace Gas Orbiter (TGO) помогли ученым выяснить, что космонавты смогут совершить только один полет к Марсу без существенного риска для здоровья. Главную опасность представляет высокий уровень радиации, связанный с галактическими космическими лучами , говорится в статье, опубликованной в журнале Icarus .

Высокий уровень радиации считается одним из главных препятствий на пути пилотируемых экспедиций на Марс. В частности, данные прибора RAD на борту марсохода Curiosity, собранные во время перелета к красной планете, показали , что во время путешествия человек может получить дозу радиации, сопоставимую с предельно допустимой – примерно 0,66 зиверта, 95 процентов которой приходится на галактические космические лучи, и лишь 5 процентов - на излучение Солнца. Аналогичные результаты были получены в 2014 году в ходе наблюдений на лунной орбите при помощи детектора космических лучей CRaTER, установленного на борту зонда LRO. Как показали его замеры, риск онкологических заболеваний у космонавтов после 500-дневного полета к Марсу повысится на 4-5 процентов.

Игорь Митрофанов и его коллеги из Института космических исследований РАН, Института медико-биологических проблем РАН и Института космических исследований и технологий Болгарской академии наук пришли к схожим выводам, анализируя данные, собранные дозиметрическим модулем «Люлин-МО», установленным на борту российско-европейского зонда TGO, в октябре 2016 года. Модуль является частью российского нейтронного детектора FREND , и он, как и датчик RAD на борту Curiosity, был включен большую часть времени, которое зонд провел во время полета к четвертой планете Солнечной системы.

«Во время шестимесячного полета к Марсу и возвращения на Землю экипаж космического корабля получит примерно 60 процентов от дозы радиации, максимально допустимой для всей карьеры космонавта или астронавта, если полет будет осуществляться во время сниженной солнечной активности», - говорится в статье.

Прибор FREND с дозиметрическим модулем Люлин-МО

Как показали собранные данные, уровень радиации в открытом космосе был примерно на 20 процентов выше, чем во время полета Curiosity. Ученые связывают это расхождение с тем, что уровень солнечной активности в этот период был минимальным, что повысило частоту «обстрела» зонда и всех планет космическими лучами из межзвездной среды. Нечто похожее было зафиксировано зондом LRO во время двух последних солнечных минимумов.

В среднем, космонавт, путешествующий примерно год к Марсу, получит примерно 0,7 зиверта ионизирующего излучения (около 73 рентген). Космонавты на борту МКС получают примерно 0,3 зиверта в год, а на Земле годовая доза, которую получает человек, составляет около 2,4 миллизиверта. Как показывают расчеты ученых, одно путешествие к Марсу по самому быстрому маршруту «съест» чуть больше половины от максимальной общей дозы радиации, допустимой для космонавтов за всю карьеру.

Что интересно, уровень радиации на орбите Марса был еще выше, причем уровень облучения очень сильно зависел от того, закрывала ли планета «Экзомарс» от солнечного ветра.

Замеры на самой поверхности планеты пока еще не были проведены европейскими и российскими учеными – Митрофанов и его коллеги планируют осуществить их при помощи дозиметра «Люлин-МЛ», который будет установлен на посадочной платформе для европейского марсохода «Пастер», сейчас в НПО Лавочкина.

Сергей Кузнецов