Солнечное излучение может защитить космонавтов от более опасного галактического излучения

Выпускник аспирантуры Сколтеха Михаил Добындэ и его коллеги из США и Германии установили, что пилотируемые полеты на Марс лучше планировать на середину 2030-х годов. Согласно результатам моделирования, выполненного учеными, в этот период ожидается не только удачное взаимное расположение планет, но и благоприятная солнечная активность, которая нейтрализует действие опасного излучения, проникающего в Солнечную систему из межзвездного пространства. Результаты исследования опубликованы в журнале Space Weather. Кратко о них сообщила пресс-служба Сколтеха.

Серьезную угрозу в любом длительном космическом полете представляет вредная для здоровья космонавтов космическая радиация. При этом экранировать корабль от внешних воздействий можно лишь в разумных пределах, иначе масса звездолета увеличится настолько, что его запуск станет экономически невозможным. Чтобы решить эту проблему, Михаил Добындэ и его коллеги предложили не бороться с космической погодой, а наоборот, попытаться подстроиться под нее.

В течение всего полета к Марсу и обратно на Землю космический корабль подвергается воздействию космической радиации, не только проникающей из межзвездного пространства, но и выбрасываемой из солнечной короны. Известно, что солнечная активность меняется в соответствии с одиннадцатилетним циклом, в течение которого наступает пик, когда солнечная радиация достигает своего максимума. Как это ни парадоксально звучит, но лететь на Марс во время пика солнечной активности — не такая уж плохая идея. Всё дело в том, что заряженные солнечные частицы, от которых достаточно просто экранировать корабль, дают полезный эффект: они способны ослаблять куда более опасное галактическое излучение.

Ученые смоделировали уровень радиации внутри космического корабля, используя в расчетах 28 типов опасных частиц межзвездного происхождения и 10 типов частиц, выбрасываемых Солнцем во время вспышек. Все они представляют собой ионы — положительно заряженные атомы, лишившиеся электронов. Разница лишь в том, что из других галактик в Солнечную систему могут проникать потенциально более тяжелые и опасные частицы. О том, насколько зловредным может быть галактическое излучение, говорит тот факт, что сам корабль может стать радиоактивным в результате ядерной реакции, вызванной мощным столкновением частиц с атомами материала обшивки. С этой точки зрения солнечное излучение — скорее друг космонавта, чем враг.

Воздействие вредной радиации на космонавта за алюминиевым экраном 10 г/см2. Слева показано влияние 100 протонов с энергией 100 МэВ. Справа — всего 10 протонов, но с десятикратной энергией. Синим показана траектория исходных протонов, а порожденные ими вторичные частицы — красным (нейтроны), желтым (гамма-фотоны) и цианом (электроны). Зеленые точки указывают на взаимодействие излучения с материей. Источник: Михаил Добындэ/Сколтех

«Нам удалось найти оптимальное сочетание уровня защиты космического корабля и периода запуска, при котором будет возможен максимально длительный полет. По нашим расчетам, лучшее время старта для пилотируемых экспедиций на Марс — период спада солнечной активности. При оптимальном уровне защиты с использованием алюминиевых экранов толщиной 10 см продолжительность полета может достигать четырех лет без превышения нормативов по радиационной безопасности. Следующий пик солнечной активности ожидается достаточно скоро, в 2025 году, так что покорителям Марса, по-видимому, придется дождаться середины 2030-х годов», — рассказывает первый автор исследования Михаил Добындэ.

В настоящее время авторы продолжают исследования, уделяя основное внимание изучению эффективности различных экранирующих материалов и радиационной обстановки на Марсе и Луне.