Люди на Луне получают в 200 раз больше радиации, чем на Земле
AstroNews.ru - 20 Октября 2020 18:02:51
31 января 2021 года исполнится 50 лет со дня запуска Аполлона 14. Эта историческая миссия была первой, транслировавшей цветной телевизионный сигнал с поверхности Луны и ознаменовавшей героическое возвращение в космос первого астронавта Америки Алана Шепарда, который как известно, поиграл в гольф на лунном реголите. Невозможно переоценить значение «Аполлона-14» и программы «Аполлон» в целом, однако Шепард провел на поверхности Луны всего два дня. Рекорд самого длительного пребывания человека на Луне, установленный Юджином Сернаном и Харрисоном Шмиттом, составляет чуть более трех дней. Все астронавты "Аполлона" подверглись воздействию высоких уровней радиации на поверхности Луны, но при таких относительно коротких пребываниях этот риск считался приемлемым.
Поскольку программа НАСА Artemis намеревается начать эру длительного проживания людей на Луне, продолжительное воздействие интенсивной радиации представляет серьезную угрозу для здоровья и благополучия будущих астронавтов. Одним из первых шагов по уменьшению опасности является сбор данных, точно отражающих уровень и природу излучения. Опубликованное в сентябре исследование, основанное на данных, собранных в ходе эксперимента «Нейтроны и дозиметрия лунного модуля» на борту китайского роботизированного лунного посадочного модуля Changе 4, показывает долгосрочные измерения уровней радиации на поверхности Луны . Впервые были собраны расширенные измерения уровней радиации на Луне, которые помогут разработать план и экранировать будущие лунные среды обитания.
Всегда было ясно, что для защиты постоянных жителей Луны от вредных последствий для здоровья потребуется значительная защита от космического излучения. Важным шагом в проектировании любых таких структур является глубокое понимание того, какой именно уровень радиационной угрозы присутствует. Данные и связанные с ними исследования Change 4 дают беспрецедентное представление о природе космической радиации на Луне. Показания космического корабля можно использовать для определения эквивалентной дозы радиации во времени. Мы получили результат - 60 микрозивертов в час. Это более чем в два раза превышает уровень радиации, чем у космонавтов на борту МКС, в 5-10 раз больше, чем радиация при дальних полетах.
Есть два основных источника излучения, с которыми будущим лунным жителям придется бороться. Во-первых, это галактические космические лучи или ГКЛ (GCR). Они состоят в основном из заряженных частиц, таких как протоны и ядра гелия, причем около 1% ГКЛ состоят из ядер более тяжелых элементов. Поскольку ущерб, причиненный заряженными частицами, масштабируется пропорционально квадрату заряда ядра, эти более тяжелые элементы могут нанести непропорционально большой ущерб человеческим тканям. Это излучение исходит от миллионов источников, разбросанных по небу, и его уровень очень постоянен.
Вторая радиационная угроза - это солнечные частицы (SPE). Как следует из названия, они являются результатом спорадических событий на Солнце, таких как выбросы корональной массы (CME) или солнечные вспышки. Излучение от SPE гораздо менее предсказуемо, чем GCR, но может быть настолько разрушительным, что может вызвать острое повреждение тканей в результате одного события или воздействия.
SPE не только представляют опасность для будущих жителей Луны, но также могут влиять на жизнь на Земле. Геомагнитная буря 1989 года и связанное с этим отключение электроэнергии, оставившие миллионы жителей Квебека и северо-востока США без электричества, являются особенно ярким примером воздействия солнечных извержений на человечество. К счастью, сильное магнитное поле Земли защищает нас от подавляющего большинства повреждающих заряженных частиц, текущих на нас с Солнца. Это не относится к Луне, которая лишена магнитного поля и атмосферы, в результате чего кто-либо на поверхности подвергается воздействию всей силы входящего космического излучения.
Хотя у GCR нет опасных всплесков интенсивности, наблюдаемых в SPE, постоянное воздействие такого ионизирующего излучения вызывает дегенеративные заболевания центральной нервной системы, катаракту и рак. Надлежащая защита от обоих источников излучения имеет решающее значение для астронавтов, чтобы избежать серьезных или даже катастрофических последствий для здоровья в результате лунных экспедиций.
Третьим источником опасных субатомных частиц на поверхности Луны, что удивительно, является сама Луна. Можно отбросить камни и лунную пыль как неопасные, но это было бы ужасной оплошностью. Когда внешнее излучение от галактических источников и солнца сталкивается с атомами в лунном грунте, нейтроны и гамма-лучи также могут выделяться. Период полураспада свободного нейтрона составляет чуть более 10 минут, поэтому эти нестабильные частицы должны возникать в результате реакций на поверхности Луны, т.к. он не смог бы пережить долгое время путешествия из далеких космических источников.
Понятно, что для выживания людей на Луне необходима значительная защита от этого излучения. Строительство жилых помещений, защищенных толстыми слоями лунной породы, кажется наиболее вероятным решением проблемы космической радиации на Луне. Одна особенно убедительная возможность - это строительство жилых помещений в лунных пещерах. Известно, что на Луне существуют большие древние полые лавовые трубки, оставшиеся после лунного вулканизма миллиарды лет назад, некоторые с выходами на поверхность. Частично благодаря исследованиям Change 4, мы можем обнаружить, что самые продвинутые исследователи в истории планируют укрываться в пещерах в другом мире, во многом так же, как и наши древние предки укрывались в земных пещерах тысячи лет назад.