Марсоход Curiosity: радиация на Марсе безопасна для людей. На марсе сравнительно безопасный уровень радиации Есть ли радиация на марсе

> > 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.

Американские учёные представили первый подробный отчёт о радиации на поверхности Марса. В основу легли данные собранные за первые триста дней миссии детектором оценки радиации (RAD), установленным на марсоходе Curiosity.

Результаты, опубликованные в журнале Science , показывают, что радиоактивное излучение хоть и представляет угрозу здоровью астронавтов, но всё-таки не ставит крест на планах пилотируемых полётов.

Излучение на Марсе гораздо жестче, чем на Земле по двум причинам. Во-первых, там отсутствует глобальное магнитное поле, которое прикрывает землян. Во-вторых, слишком тонкий слой атмосферы обеспечивает небольшую защиту от солнечного излучения, но бесполезен против космических лучей.

В среднем радиоактивное воздействие на поверхности планеты эквивалентно дозе в 0,67 миллизивертов. Это почти в три раза меньше дозы в 1,8 миллизивертов, которую ежесуточно регистрировал RAD во время межпланетного перелёта.

За первые восемь месяцев работы марсохода RAD зафиксировал один мощный всплеск излучения, связанный с вспышкой на Солнце, а также три "провала", вызванных корональными выбросами в межпланетное пространство , которые обеспечили магнитное экранирование от космического излучения.

"Мы продолжаем следить за радиационной обстановкой в разные периоды солнечного цикла и наблюдаем за последствиями крупных солнечных бурь. Эти измерения дают нам важную информацию для планирования будущих экспедиций", — сообщил в пресс-релизе NASA главный исследователь RAD Дон Хасслер (Donald Hassler) из Юго-западного исследовательского института в Боулдере.

Предполагается, что экспедиция к Красной планете продлится 860 суток, из которых 180 уйдёт на перелёт в каждую сторону, и ещё 500 суток земляне проведут на поверхности планеты. Во время пилотируемого полёта дозу облучения можно будет снизить с помощью .

По оценке специалистов суммарная доза облучения, которую космические путешественники получат за всё путешествие, составит около одного зиверта .Такая доза не считается смертельной, но увеличивает риск развития смертельных форм рака как минимум на 5%.

Отметим, что согласно действующим правилам Американского космического агентства NASA риск подобных заболеваний за всю карьеру астронавтов не должен повышаться более чем на 3%. Однако существующие нормы были рассчитаны для работы на низкой околоземной орбите и, конечно же, требуют корректировки для дальних полётов.

Сейчас НАСА совместно с Институтом медицины (IOM) проводят исследования, чтобы разработать нормы и ограничения для экспедиций к другим планетам, в частности, к Марсу.

Новое исследование кроме чисто практического значения для будущих экспедиций проливает свет на . Уровень радиации на поверхности планеты позволяет предположить, что микробные организмы не могли сохраниться в верхних слоях почвы, а признаки существующих или прошлых форм жизни следует искать в скважинах .

Марсоход Curiosity проводит свои первые измерения радиации на поверхности другой планеты для того, чтобы определить, могут ли будущие исследователи жить на Марсе - так как марсоход пересекает ландшафт Красной Планеты. Curiosity смотрит назад на свои следы и холмы Mount Sharp и разрушенную кромку кратера Гейла на дальнем горизонте на 24 марсианский день миссии (30 августа 2012). Эта панорама представлена в новом документальном фильме PBS NOVA "Ultimate Mars Challenge" , который был представлен публике 14 ноября 2012. RAD расположен на палубе марсохода на этой цветной сшитой вместе мозаике из фотографий Navcam командой обработки фотографий из Ken Kremer и Marco Di Lorenzo. Предоставлено: NASA / JPL-Caltech / Ken Kremer / Marco Di Lorenzo.

Металлические роботы, построенные изобретательными людьми, могут выживать на Марсе. Но что же о будущих астронавтах людях?

Мужественный марсоход НАСА Mars Exploration Rover Opportunity процветал почти десятилетие, пересекая равнины Meridiani Planum, несмотря на продолжительную бомбардировку стерилизующей космической и солнечной радиацией от заряженных частиц благодаря его внутренностям, защищенным от радиации.

Как о людях? Какая судьба ожидает их на в смелой и вероятно долгой экспедиции продолжительностью в год в бесконечно экстремальной и решительно суровой окружающей среде на поверхности Красной Планеты, пропитанной радиацией - если кто-нибудь когда-нибудь доберется сюда с Земли? Сколько защиты необходимо людям?

Ответ на эти вопросы - один из ключевых квестов для марсохода Curiosity размером с внедорожник - прошло более 100 дней его 2-х летней главной миссии.

Предварительные данные выглядят многообещающими.

Curiosity пережил 8-ми месячное межпланетное путешествие и беспрецедентный маневр спуска через атмосферу на реактивном небесном кране для безопасного касания земли внутри кратера Гейла около возвышающихся слоистых холмов Mount Sharp высотой 5 км 6 августа 2012.

Теперь у есть задание оценить, предлагал ли когда-нибудь и пригодную для обитания микробных форм жизни среду - в прошлом или будущем. Характеристика естественно встречающихся уровней радиации, остающихся от галактического космического излучения и , будет адресована к вопросу как о микробах, так и об астронавтах. может разрушить органические молекулы около поверхности.

Исследователи используют инструмент Curiosity современного технического уровня Radiation Assessment Detector (RAD), чтобы отслеживать высоко энергетическую радиацию на ежедневной основе и помочь определить потенциал рисков для здоровья для реальной жизни, представленный для будущих исследователей-людей на марсианской поверхности.

"Атмосфера обеспечивает уровень защиты, и радиация от таких заряженных частиц меньше, когда атмосфера тоньше", сказал главный исследователь RAD Don Hassler из Юго-Западного Исследовательского Института в Боулдере, Коло. Смотрите графики ниже.

"Абсолютно, астронавты могут жить в этой среде. Она не сильно отличается от той, что астронавты могут испытывать на Международной Космической Станции. Реальный вопрос в том, что если сложить общий вклад в общую дозу астронавта на Марсе, миссия может иметь ограничения для вас, поскольку вы аккумулируете эти числа. Со временем вы достигните тех чисел", объяснил Hassler.

Первоначальные данные RAD первых двух месяцев на поверхности были продемонстрированы на медиа брифинге для репортеров в четверг 15 ноября 2012 и показывают, что радиация несколько ниже на поверхности Марса по сравнению с космической средой из-за защиты марсианской атмосферы.

Долгосрочные изменения радиации в кратере Гейла. График показывает изменение дозы радиации, измеренной Radiation Assessment Detector на марсоходе NASA Curiosity в течение 50 марсианских дней. (На Земле 10 марсианский день был 15 сентября и 60 день - 6 октября 2012). Мощность дозы (как от заряженных частиц, так и нейтральных частиц) была измерена, используя пластмассовый сцинтиллятор, и она показана красным. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech/ SwRI.

RAD не обнаружил каких-либо больших солнечных вспышек с поверхности. "Это будет очень важно", сказал Hassler.

"Если бы там была массивная солнечная вспышка, она могла иметь острое воздействие, которое могло бы вызвать рвоту и потенциально подвергнуть миссию опасности с астронавтом в скафандре".

"В целом, атмосфера Марса уменьшает дозу радиации по сравнению с той, что мы видим в течение круиза к Марсу в два раза".

RAD работал и уже провел измерения радиации в течение межпланетного полета космического корабля по сравнению с новыми данными, теперь собранными на дне кратера Гейла.

Марсианское атмосферное давление немного меньше 1% от Земного. Оно чуть-чуть меняется в отношении атмосферных циклов в зависимости от температуры и цикла замерзания-таяния полярных ледяных шапок и результирующих ежедневных тепловых приливов.

"Мы видим ежедневное изменение дозы радиации, измеренной на поверхности, которая обратно пропорциональна давлению атмосферы. Атмосфера Марса действует как щит для радиации. Когда атмосфера становится толще, это обеспечивает больше защиты. Поэтому мы видим падения в дозе радиации на 3-5% каждый день", сказал Hassler.

Автопортрет Curiosity с Mount Sharp на песчаной дюне Rocknest в кратере Гейла. Curiosity использовал камеру Mars Hand Lens Imager (MAHLI) на роботизированной руке, чтобы отобразить себя и свое целевое место назначения Mount Sharp на заднем плане. Горы на фоне слева - это северная стена кратера Гейла. Эта цветная панорамная мозаика была собрана из необработанных фотографий, снятых на 85 марсианский день миссии (1 ноября 2012). Предоставлено: NASA/JPL-Caltech/MSSS/ /Marco Di Lorenzo.

Существуют также сезонные изменения в уровнях радиации, поскольку Марс движется в пространстве.

Команда RAD все еще обрабатывает данные о радиации.

"Есть калибровки и характеристики, которые мы завершаем, чтобы получить эти числа точными. Мы работаем над этим. И мы надеемся опубликовать их на встрече Американского Геофизического Союза в декабре".

Ежедневные циклы радиации и давления в кратере Гейла. Этот график показывает ежедневные изменения в марсианской радиации и атмосферном давлении, измеренные марсоходом Curiosity. Когда давление растет, общая доза радиации уменьшается. Когда атмосферное давление больше, оно обеспечивает лучший барьер с более эффективной защитой от радиации извне. В каждом максимуме давления, уровень радиации падает на 3-5%. Уровень радиации поднимается в конце графика из-за долгосрочной тенденции, которую ученые все еще изучают. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech/SwRI.

Радиация - это фактор ограничения обитаемости жизни. RAD - это первый научный инструмент для прямого измерения радиации на поверхности другой планеты.

"Curiosity обнаруживает, что радиационная среда на Марсе чувствительна к марсианской погоде и климату", сделал вывод.

В отличие от Земли, Марс потерял свое магнитное поле около 3.5 миллиардов лет назад - и поэтому большую часть защитной способности от вредных уровней радиации энергетических частиц из космоса.

Гораздо больше данных нужно будет собрать RAD прежде чем какой-либо заключительный вывод по , и как долго и какой тип среды обитания, может быть получен.

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.

Риск радиационного облучения на Марсе для людей не так велик, как считалось раньше, новые результаты, полученные марсоходом Curiosity (Кьюриосити), говорят о том, что теперь это не является препятствием для долговременных пилотируемых миссий к Красной Планете.

В результате миссии, которая будет состоять из 180 дней путешествия в один конец (к Красной Планете или обратно к Земле) и 500 дней, проведенных собственно на Марсе, человек получит суммарную дозу облучения, равную 1.01 зиверта, - таков результат измерений, проведенных детектором излучений ровера Radiation Assessment Detector (RAD).

Европейское Космическое Агентство ограничило допустимую дозу облучения, которую получают космонавты за все время своей работы, 1 зивертом – при этом риск возникновения злокачественных опухолей возрастает на 5%.

«Безусловно, это приемлемое число», - заявляет руководитель отдела RAD Дон Хасслер (Don Hassler) из Юго-Западного Научно-Исследовательского Института в Боулдере, и ведущий автор исследования, результаты которого были опубликованы 9 декабря в журнале Science.

Доза облучения, полученного на Марсе, в 1 зиверт, превышает существующие стандарты NASA, которые ограничивают для астронавтов возрастающий риск заболевания раком, тремя процентами. Однако эти границы были установлены для миссий, предназначенных для полетов на околоземной орбите, в ближайшее время они могут быть пересмотрены с учетом более далеких полетов, считает Хасслер.

"NASA работает с Институтом Медицины Национальной Академии Наук, чтобы оценить, какими будут приемлемые границы для дальних космических полетов, таких, как миссия на Марс", - заявляет Хасслер.

Новые результаты представляют собой наиболее полную на данный момент картину радиационного окружения на пути к Марсу и на поверхности Красной Планеты. В них входят данные, которые RAD собрал за 8 месяцев, которые длилось космическое путешествие к Марсу, и в течение первых 300 дней на планете, - с августа 2012 года.

Измерения RAD охватывают два разных типа излучения энергетических частиц – галактических космических лучей, которые ускоряются до невероятных скоростей взрывами отдаленных сверхновых, и солнечных энергетических частиц, которые выбрасываются в космос штормами, которые происходят на Солнце.

Данные RAD показывают, что космонавты, исследующие поверхность Марса, будут получать дозу, равную приблизительно 0.64 миллизиверта каждый день. Во время путешествия к Марсу уровень радиации будет выше приблизительно в три раза - 1.84 миллизиверта каждый день.

Однако, Хасслер подчеркивает, что радиационное окружение Марса динамично, поэтому измерения Curiosity – не окончательные. Например, данные RAD были собраны во время пика 11-летнего цикла солнечной активности, в то время, когда поток галактических космических лучей относительно низкий (так как солнечная плазма обычно рассеивает солнечные лучи).

Измерения, сделанные Curiosity, должны помочь NASA в планировании пилотируемой миссии к Марсу, которую космическое агентство планирует запустить в середине 2030-х. Так же они дают информацию, которая помогает в поисках признаков жизни на Красной Планете в настоящем или прошлом – еще одна из главных задач, поставленных NASA.

Например, Хасслер заявляет, что новые результаты исследований RAD позволяют предположить, что на поверхности Марса найти признаки жизни будет затруднительно. "Эти измерения говорят нам о том, что признаки жизни на планете в прошлом можно найти на глубине около 1 метра", - говорит Хасслер.