Slnečná sopečná erupcia zaznamenaná súčasne na Zemi, Mesiaci a Marse v októbri 2021 podčiarkuje dôležitosť prípravy na nebezpečenstvo vesmírneho žiarenia. Udalosť umožnila zriedkavé simultánne merania, ktoré zlepšili naše chápanie slnečných erupcií a toho, ako môžu planetárne magnetické polia a atmosféry zmierniť ich účinky. Tieto poznatky sú nevyhnutné pre budúci ľudský prieskum Mesiaca a Marsu, kde astronauti čelia značnému riziku radiácie.

Slnečná erupcia bola zaznamenaná súčasne na Zemi a Mesiaci Mars Zdôrazňuje potrebu pripraviť ľudské prieskumné misie na nebezpečenstvo vesmírneho žiarenia.

Koronálny výron hmoty zo Slnka prepukol 28. októbra 2021 a jeho dopad bol taký rozsiahly, že Mars aj Zem, napriek tomu, že sa nachádzali na opačných stranách Slnka a boli od seba vzdialené asi 250 miliónov kilometrov (160 miliónov míľ), dostali výron energetické častice.

Vzácna a významná udalosť

Je to prvýkrát, čo bola slnečná udalosť nameraná súčasne na povrchu Zeme, Mesiaca a Marsu, ako bolo hlásené 2. augusta v r. Geosearch správy papier. Výbuch zachytila ​​medzinárodná flotila kozmických lodí vrátane ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO), NASA Mars Curiosity, CNSA Chang’e-4 Moon Lander, Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) a Eu:CROPIS Earth orbiter od DLR. .

Tieto simultánne merania na rôznych svetoch pomáhajú zlepšiť naše znalosti o vplyve slnečných erupcií a o tom, ako môže magnetické pole a atmosféra planéty pomôcť chrániť astronautov pred nimi.

Koronálna ejekcia hmoty, ktorú videla kancelária SOHO 28. októbra 2021. Táto udalosť je zriedkavým príkladom „zlepšenia úrovne terénu“. Počas týchto udalostí sú častice zo Slnka dostatočne energetické na to, aby prešli cez magnetickú bublinu, ktorá obklopuje Zem a chráni nás pred menej energetickými slnečnými erupciami. Bolo to len 73. zlepšenie na úrovni terénu od začiatku záznamov v 40. rokoch minulého storočia a odvtedy neboli zaznamenané žiadne. Poďakovanie: SOHO (ESA a NASA), CC BY-SA 3.0 IGO

Porovnajte rôzne svety

Udalosť, ktorá sa konala 28. októbra 2021, je vzácnym príkladom „zlepšovania úrovne terénu“. Počas týchto udalostí sú častice zo Slnka dostatočne energetické na to, aby prešli cez magnetickú bublinu, ktorá obklopuje Zem a chráni nás pred menej energetickými slnečnými erupciami. Bolo to len 73. zlepšenie na úrovni terénu od začiatku záznamov v 40. rokoch minulého storočia a odvtedy neboli zaznamenané žiadne.

Pretože Mesiac a Mars nevytvárajú svoje vlastné magnetické polia, častice zo Slnka môžu ľahko dosiahnuť ich povrch a dokonca interagovať s pôdou a vytvárať sekundárne žiarenie. Ale Mars má tenkú atmosféru, ktorá zastaví väčšinu nízkoenergetických slnečných častíc a spomaľuje vysokoenergetické častice.

Dôležitosť pochopenia slnečných udalostí

Keďže Mesiac a Mars sú stredobodom budúceho ľudského výskumu, je mimoriadne dôležité pochopiť tieto slnečné udalosti a ich potenciálny vplyv na ľudské telo. Astronauti sú vystavení riziku choroby z ožiarenia. Dávka žiarenia viac ako 700 miliray (jednotka absorpcie žiarenia) môže spôsobiť chorobu z ožiarenia zničením kostnej drene, čo vedie k príznakom, ako je infekcia a vnútorné krvácanie.

Ak astronaut dostane viac ako 10 šedín, je nepravdepodobné, že prežije viac ako 2 týždne. Jediná slnečná erupcia v auguste 1972 mohla poskytnúť astronautovi na povrchu Mesiaca takú vysokú dávku žiarenia, ale tá, našťastie, zapadla medzi pilotované misie Apollo 16 a 17.

Pocíťte obrovskú slnečnú erupciu na infografike Zeme, Mesiaca a Marsu. Kredit: ESA

Najnovšie zistenia a ochranné opatrenia

Pre porovnanie, počas udalosti 28. októbra 2021 bola nameraná dávka na obežnej dráhe Mesiaca pri NASALunar Reconnaissance Orbiter mal len 31 miligramov. „Naše výpočty predchádzajúcich zosilňovacích udalostí na úrovni Zeme ukazujú, že v priemere jedna udalosť každých 5,5 roka mohla prekročiť bezpečnú úroveň dávky na Mesiaci, ak nebola poskytnutá žiadna radiačná ochrana. Tieto udalosti sú rozhodujúce pre budúce misie s ľudskou posádkou na mesačný povrch.“ „

Keď porovnáme merania uskutočnené sondou ExoMars TGO a roverom Curiosity, ochrana poskytovaná atmosférou Marsu je jasná: TGO nameral 9 miligramov, čo je 30-krát viac ako 0,3 miligramu zistených na povrchu.

Výbuch zaznamenali aj misie ESA pre vnútornú slnečnú sústavu Solar Orbiter, SOHO a BepiColombo, ktoré poskytujú viac lepších pozorovacích bodov na štúdium tejto slnečnej udalosti.

V súčasnosti žijeme v zlatom veku fyziky slnečnej sústavy. Detektory žiarenia na palubách medziplanetárnych misií, ako je BepiColombo na ceste k Merkúru a Juice, plaviace sa na Jupiterčím sa k štúdiu zrýchlenia a šírenia slnečných častíc pridalo veľmi potrebné pokrytie,“ povedal Marco Pinto, výskumník z Európskej vesmírnej agentúry, ktorý pracuje na detektoroch žiarenia.

Chráňte našich astronautov

Ochrana astronautov počas ich dobrodružstiev vo vesmíre je základnou a dôležitou úlohou Európskej vesmírnej agentúry. Pochopenie a predpovedanie extrémnych radiačných udalostí je dôležitou súčasťou toho. Špeciálne prístroje merajú radiačné prostredie vo vesmíre a používajú sa na ochranu kritickej a pozemskej vesmírnej infraštruktúry, ako aj na ochranu astronautov. Ak budú astronauti včas varovaní, môžu požiadať o ochranu, ako je telesné oblečenie alebo úkryt v jaskyniach. aktuálna politika Medzinárodná vesmírna stanica Ide o návrat do spacích priestorov či kuchyne, kde steny chránia pred žiarením.

Portál umožní udržateľný prieskum okolo Mesiaca a na Mesiaci a zároveň umožní výskum a demonštráciu technológií a procesov potrebných na uskutočnenie budúcej misie na Mars. Toto počítačové vykreslenie ukazuje kozmickú loď NASA Orion zakotvenú v bráne (vľavo), ktorá privedie astronautov na mesačnú základňu. Kredit: ESA

Mesačná brána

Program Artemis, ktorý posiela astronautov na Mesiac, zahŕňa vesmírnu stanicu na obežnej dráhe Mesiaca s názvom Gateway. Na Gateway budú tri skupiny prístrojov monitorovať radiačné prostredie okolo Mesiaca: Európska vesmírna agentúra (ESA) European Radiation Sensor Array (ERSA), NASA Heliophysics Environmental Measurement and Radiation Experiment Suite (HERMES) a ESA/JAXA Interné pole dozimetrov (IDA).

Tieto experimenty budú spoločne merať radiačné prostredie mimo brány a zároveň monitorovať špecifické dávky žiarenia vo vnútri, medzi 3 000 km a 70 000 km (45 000 míľ) od mesačného povrchu. Tieto merania budú potrebné na lepšie pochopenie prostredia, ktoré budú astronauti zažívať v medziplanetárnom priestore.

Dve figuríny žiarenia prenášajú prelomové prelety mesačného povrchu, aby pomohli chrániť cestujúcich do vesmíru pred kozmickým žiarením a energetickými slnečnými búrkami. Tieto dve ženské fantómy zaplnili sedadlá pre pasažierov počas prvej misie Orionu okolo Mesiaca, pričom zašli ďalej, než ktokoľvek predtým letel. Dvojica vybavená viac ako 5 600 senzormi zmerala množstvo žiarenia, ktorému by boli astronauti vystavení na budúcich misiách, s bezprecedentnou presnosťou. Poďakovanie: Lockheed Martin

Dvojčatá Luna a budúci výskum

Vesmírne agentúry tiež hľadajú ochranné oblečenie, aby znížili vplyv vesmírneho žiarenia na telo. Dve identické figuríny, ktoré vyvinulo German Aerospace Center (DLR), boli pasažiermi testovacieho letu Artemis I, ktorý preletel okolo Mesiaca v priebehu novembra až decembra 2022. Vybavený radiačnými senzormi poskytnutými spoločnosťami DLR a NASA. Helga letela nechránená, ale Zohar mala na sebe novo vyvinutú vestu na ochranu proti žiareniu, ktorá jej zakrývala trup. Výskumníci DLR v súčasnosti porovnávajú dva súbory údajov nameraných Helgou a Zoharom.

Colin Wilson, vedec projektu ExoMars TGO, uzatvára: „Vesmírne žiarenie môže predstavovať veľmi reálne riziko pre náš prieskum v celej slnečnej sústave. Merania vysokoúrovňových radiačných udalostí pomocou robotických misií sú rozhodujúce pre prípravu na dlhodobé misie s ľudskou posádkou. Vďaka údaje z Pri misiách ako ExoMars TGO sa môžeme pripraviť na najlepší spôsob ochrany našich ľudských prieskumníkov.“

Odkaz: „Prvé zlepšenie úrovne viditeľnosti Zeme na troch planetárnych povrchoch: Zem, Mesiac a Mars“ od Jingnan Gu, Xiaoli Li, Jian Zhang a Michael I. . Wimmer-Schweingruber, Donald M. Hassler, Cary Zeitlin, Bent Ehresmann, Daniel Matthiä a Bin Zhuang, 2. augusta 2023, k dispozícii tu. Geosearch správy.
doi: 10.1029/2023GL103069