Радиация остаётся одной из самых трудных проблем при отправке людей за пределы защитной атмосферы Земли. Жилет, испытанный во время беспилотной миссии NASA Artemis I, может уменьшить дозу, которую получают астронавты при сильных событиях солнечных частиц. К такому выводу пришли авторы нового анализа измерений, сделанных в ходе полёта.
Жилет AstroRad был надет на манекен по имени Зохар внутри космического корабля Orion во время 25-дневного полёта вокруг Луны и обратно в 2022 году. Второй манекен, Хельга, летел без жилета. На обоих были установлены датчики радиации, что позволило исследователям сравнить, сколько энергии достигало тела в одном и том же корабле и при одинаковых условиях полёта.
Почему солнечные бури опасны
Главная угроза — не только постоянное фоновое излучение. Мощные извержения на Солнце могут выбрасывать в космос потоки энергичных протонов. Прямое попадание во время лунной или марсианской миссии способно повысить риск острой лучевой болезни и долгосрочных заболеваний, особенно в таких тканях, как костный мозг, лёгкие, желудок и репродуктивные органы.
Строить целый космический корабль с защитой, достаточной для остановки каждой частицы, слишком тяжело для запуска. Жилет использует более целенаправленный подход. Он закрывает органы и ткани, особенно чувствительные к радиации, не меняя при этом конструкцию остального корабля и скафандров.
Испытание Artemis I
Во время полёта Artemis I не столкнулась с крупной солнечной бурей, поэтому исследователи использовали показания датчиков миссии, чтобы смоделировать, что произошло бы при исторических событиях. В анализе рассматривалось событие солнечных частиц, похожее на бурю августа 1972 года, и другое, сопоставимое с событием 1989 года, которое нарушило работу электрических систем на Земле.
Результаты показывают, что жилет мог бы снизить эффективную дозу примерно на 60 процентов при событии уровня 1972 года и почти на 40 процентов при событии, похожем на бурю 1989 года. Точная польза зависела бы от положения корабля, энергетического спектра бури и того, как долго экипаж оставался бы под воздействием излучения.
Сравнение основано на распределении радиации внутри Orion, а не на прямом столкновении с одной из исторических бурь. Artemis I летела в относительно спокойных солнечных условиях, поэтому команда использовала датчики манекенов, чтобы восстановить, как эти потоки частиц проходили бы через корабль. Поэтому цифры являются модельными оценками, однако они опираются на измерения с реального дальнего космического аппарата, а не только на лабораторное моделирование.
Эти проценты не означают, что жилет делает солнечную бурю безвредной. Они означают, что защищённые ткани получили бы значительно меньшую дозу, чем без него. Разница может оказаться важной во время миссий продолжительностью в недели или месяцы, когда экипаж не может просто переждать радиацию без последствий.
Проблема веса остаётся
Жилет Зохар весил около 26 килограммов. Это значительная масса для миссии, в которой каждый килограмм конкурирует с топливом, системами жизнеобеспечения и научными приборами. Поэтому исследователи работают над более лёгкими материалами и изучают, можно ли использовать уже находящиеся на борту запасы для создания дополнительной защиты во время бури.
Испытание также показывает, почему беспилотные миссии остаются ценными даже тогда, когда их главная цель не связана со здоровьем человека. Манекены Orion зафиксировали радиационную обстановку в дальнем космосе, не подвергая экипаж риску. Эти измерения дают инженерам возможность проверить защитное снаряжение до того, как астронавты проведут больше времени возле Луны или отправятся к Марсу.
Жилет рассчитан на моменты, когда экипаж не может добраться до самой защищённой части корабля. Он закрывает торс и особенно уязвимые органы, но не превращает всю кабину в укрытие от бури. Проектировщикам миссий по-прежнему нужны предупреждения от солнечных обсерваторий, защищённая зона и план, позволяющий экипажу быстро до неё добраться.
Будущим экипажам всё так же понадобятся прогнозы, укрытия и оперативные планы. Жилет не может заменить хорошо защищённый корабль или убежище от бури. Однако он способен добавить ещё один слой защиты, когда астронавту нужно передвигаться по кораблю или работать вне сильно защищённой зоны.
Результаты Artemis I не решают проблему радиации. Они показывают, что защиту можно проектировать вокруг человеческого тела, а не добавлять на каждую поверхность корабля. Это даёт планировщикам миссий ещё один практический инструмент по мере того, как экспедиции в дальний космос становятся всё более длительными.
Источники:
Статья основана на анализе данных миссии NASA Artemis I, включая измерения радиационных датчиков на манекенах Зохар и Хельга внутри корабля Orion. Использованы сведения об исторических солнечных событиях августа 1972 года и 1989 года, а также данные о характеристиках защитного жилета AstroRad и его массе.
Ваш комментарий