Космическая погода: насколько опасен радиационный шторм для экипажа «Артемиды-2»?
Астронавты миссии «Артемида-2» готовятся к рекордному облету Луны. Этот полет даст NASA уникальную возможность изучить, как дальний космос влияет на организм человека.
Покинув защитное магнитное поле Земли, экипаж из четырех человек окажется под воздействием космической погоды — включая мощные выбросы радиации от Солнца, известные как солнечные вспышки.
Но какой именно ущерб космическая погода может нанести человеческому организму? И может ли нынешний пик солнечной активности породить супервспышку, которая, по мнению некоторых ученых, должна привести к задержке миссии еще на несколько месяцев?
Live Science побеседовала с Патрицией Рейф, профессором физики и астрономии Университета Райса в Хьюстоне (Техас), чтобы обсудить космическую погоду и ее возможное влияние на миссию «Артемида-2». Рейф обладает более чем пятидесятилетним опытом изучения физики космической плазмы и получила докторскую степень, анализируя данные первых полетов NASA к Луне в эпоху «Аполлона». Вот что она рассказала о радиационных рисках, с которыми столкнется экипаж «Артемиды-2» во время исторического возвращения к Луне.
Патрик Пестер (PP): Что такое космическая погода и как она может повлиять на здоровье астронавтов?
Патриция Рейф (PR): Космическая погода бывает разной. Солнечная вспышка может испускать высокоэнергетичные частицы, движущиеся почти со скоростью света. Именно они представляют наибольшую опасность для астронавтов на пути к Луне, поскольку обладают такой высокой энергией, что способны проникать сквозь корпус космического корабля.
Более долгосрочные явления космической погоды связаны с выбросами корональной массы (CME). Когда такой выброс достигает Земли, он создает красивые полярные сияния. CME могут влиять на линии электропередач, но для астронавтов в космосе они не опасны, так как обладают низкой энергией.
PP: Какие из источников радиации, с которыми сталкиваются астронавты, наиболее опасны?
PR: Существует два типа радиации, воздействующих на астронавтов за пределами земной орбиты. Первый — это солнечные энергичные частицы, возникающие в результате солнечных вспышек. Они могут быть очень интенсивными, но обычно их действие кратковременно. Когда случается такая буря, астронавты знают, в каком отсеке капсулы можно укрыться, чтобы получить максимальную защиту.
Второй тип — это галактические космические лучи. Они гораздо более энергичны, но их количество меньше, и они представляют собой постоянный радиационный фон. Это как делать рентген грудной клетки каждый день. Долго так продолжаться не должно. От них очень сложно защититься, потому что они настолько энергетичны, что при попадании в корпус корабля порождают вторичные лучи, которые почти так же опасны, как и первичные.
Одна из приятных особенностей солнечного максимума (периода, в котором мы сейчас находимся) заключается в том, что солнечный ветер становится сильнее и помогает не допускать галактические космические лучи во внутреннюю часть Солнечной системы. Поэтому если бы я планировала долгосрочную миссию на Луну или Марс, я бы определенно выбрала солнечный максимум, а не минимум.
PP: Это интересно, потому что можно подумать, что все будет наоборот, раз Солнце активнее.
PR: Солнце помогает расчищать нашу часть космоса, когда солнечный ветер силен, но при этом нужно беспокоиться об отдельных событиях — солнечных вспышках. И предупреждение о них поступает с небольшой задержкой, поскольку они движутся со скоростью света. Как только мы видим вспышку на Солнце, она уже здесь. С другой стороны, они длятся всего несколько часов, поэтому даже без длительного предупреждения можно защитить себя, укрывшись в надежном месте.
Одной из задач «Артемиды-1» была установка датчиков в различных частях корабля «Орион», чтобы определить самые безопасные места. Первая статья, которую я когда-либо опубликовала, еще во времена работы над программой «Аполлон», была посвящена солнечной вспышке, произошедшей в августе 1972 года. Та вспышка была настолько мощной, что если бы в тот момент астронавты находились в командном или лунном модуле, они получили бы смертельную дозу радиации. К счастью, в то время в космосе никого не было. Так что нам нужно быть осторожными. Хорошая новость в том, что «Орион» имеет гораздо лучшую защиту, чем оригинальные корабли «Аполлон».
PP: Недавнее исследование показало, что вероятность супервспышек выше в период солнечного максимума. Ведущий автор рекомендовал NASA отложить «Артемиду-2» до конца года. Правы ли они?
PR: Солнце имеет 11-летний цикл, и, как правило, самые крупные вспышки происходят при наибольшем количестве солнечных пятен. Но не каждый цикл солнечной активности одинаков. Нынешний цикл сильнее, чем тот, что был 11 лет назад, но он слабее некоторых других. Поэтому я не вижу какой-то особой дополнительной угрозы супервспышки сейчас по сравнению с тем, что было 20 лет назад.
Тем не менее, это все же возможно. Именно поэтому мы следим за Солнцем. Мы наблюдаем за группами пятен и структурой магнитного поля. Когда эта структура становится сильно запутанной и скрученной, в магнитном поле накапливается энергия — примерно как при закручивании резинки на бумажном самолетике. И когда происходит солнечная вспышка, эта энергия высвобождается. Именно она питает крупные солнечные вспышки.
PP: Одна из целей миссии «Артемида-2» — изучение воздействия космической радиации на здоровье астронавтов. Как это будет происходить?
PR: Каждый астронавт носит на себе дозиметр, чтобы измерять полученную дозу радиации. Существует как годовой, так и пожизненный пределы. Если астронавт достигает пожизненного лимита, он «заканчивает» — больше не летает в космос. Интересно, что максимальная допустимая пожизненная доза для астронавта выше, чем для пилота самолета, потому что это по определению более опасная работа, и они сами соглашаются на этот риск.
