Солнечная радиация в межпланетном пространстве — одна из серьезных проблем для пилотируемой космонавтики. Полет на Марс длится долгие месяцы, а прогнозировать крупное солнечное событие пока не представляется возможным. Тем не менее ученые нашли способ оперативного оповещения экипажа о начале такого события и дать космонавтам время укрыться от пиковой дозы. Как выяснилось, в этом может помочь уже успешно работающий на Марсе прибор.
По данным российского Института медико-биологических проблем, где следят за здоровьем космонавтов, на Международной космической станции годовая доза составляет около 220 миллизивертов. Отечественные космические медики «разрешают» космонавту провести на орбите в общей сложности около четырех лет за всю карьеру.
Примерно на такую же условную границу ориентируются и их коллеги из NASA: не более 600 миллизивертов за все время, проведенное в космосе. Еще несколько лет назад нормой в космонавтике считались целых четыре зиверта за всю жизнь.
Между тем, по расчетам, за шесть-девять месяцев полета к Марсу и столько же обратно на Землю космонавт получит 930 миллизивертов, и это еще без учета времени работы на поверхности Марса с его разреженной атмосферой и крайне слабым магнитным полем. По оценкам российских радиобиологов, уровень радиации на Марсе примерно такой же, как на МКС.
Кроме того, эти 930 миллизивертов подразумевают, что во время полета не случилось особенно серьезных солнечных событий — вспышек либо корональных выбросов массы, то есть извержения и вылета внушительного количества солнечной плазмы в окружающее пространство. Это вызывает так называемый солнечно-протонный шторм: от светила с огромной энергией летят протоны, электроны и даже, например, целые гелиевые ядра.
Все это может быть очень опасно для здоровья человека. Врачи не исключают даже риск острого лучевого синдрома, но в любом случае считают весьма вероятными долгосрочные последствия, а именно: развитие раковых заболеваний, нарушение работы центральной нервной системы, снижение двигательных функций.
Медики убеждены, что для космонавтов необходимо создавать специальные скафандры, в которые можно будет при необходимости экстренно снарядиться, а на самом Марсе потребуются убежища, в первую очередь подземные: грунт — прекрасная естественная защита от радиации.
При этом у космонавтов должно быть в запасе хоть какое-то время, чтобы успеть снарядиться либо укрыться. Как обеспечить этот запас, команда ученых из Германии, США и Китая рассказала в недавней статье, доступной на сервере препринтов Корнелльского университета (США).
Исследователи рассчитали, что сигналом к срочным действиям для экипажа должно быть сообщение о том, что уровень радиации — на 25 процентов выше фонового. И оповестить о достижении этого уровня может такой прибор, как Radiation assessment detector (RAD) — детектор оценки радиации — на борту марсохода Curiosity.
Он начал работать уже через несколько дней после старта с Земли, в декабре 2011 года, а теперь вот уже второй десяток лет отслеживает радиацию на Марсе. Прибор пунктуально проводит измерения каждые 15 минут, и собранные таким образом за долгие годы данные сложились в интересный график, на котором отчетливо видны все «события солнечных энергетических частиц». За время полета в межпланетном пространстве их случилось пять, в годы работы на планете к настоящему моменту — 16.
Исследователи просмотрели все данные измерений за пять дней перед каждым событием. Оказалось, что прибор ясно показывает начинающийся солнечный шторм как 25-процентное увеличение дозы до того, как событие достигнет максимальной силы. Времени на принятие мер самозащиты каждый раз отводится разное количество: иногда два-три часа, а иногда и всего пара минут.
По счастью, чем сильнее поток солнечных частиц, тем дольше он «собирается», то есть нарастает до пика и, соответственно, больше времени дает космонавтам на «подготовку к обороне». В некоторых случаях, по расчетам, в убежище либо специальном костюме нужно провести больше трех или даже четырех суток.
По итогам этого исследования стало очевидно, что такой прибор, как RAD, совершенно необходим на борту летящего к Марсу или с Марса к Земле пилотируемого корабля, и нужно сделать так, чтобы при фиксации 25-процентного превышения нормального уровня радиации он подавал какой-то сигнал.
Детектор RAD (Radiation assessment detector), установленный на борту марсохода Curiosity