Опасность космических путешествий
Как бы нам не рисовали ситуацию фильмы, но основная угроза жизни и здоровью космонавтов (а так же астронавтов, тайконавтов и всех примыкающих) невидима - это излучение. Потоки частиц и излучения от вспышек Солнца и из космоса постоянно пронизывают пространство. Энергия отдельных частиц может превзойти энергию БАК и понятно, что на здоровье это положительно не сказывается - поражающие воздействия на ДНК и ткани организма чаще всего бывают необратимы и фатальны.
Быть может, кто-то спросит: а как же орбитальная станция, о таких проблемах там не сообщают? И действительно, орбитальная станция надежно защищена магнитным полем Земли. Однако, если путешествовать потребуется несколько дальше, пусть даже на Луну, то встает вопрос, чем же защитить людей от жестокой космической среды? Существует, конечно, вариант летать по ночам :) , но до луны пока лететь трое суток, так что он пока недоступен. Более-менее нормально ситуация обстоит во время спокойного Солнца, но в моменты вспышек количество частиц и их энергия возрастают многократно. К слову, миссии Аполлон просто чудом не попали под воздействия солнечных вспышек, случись такое и результат их мог быть стать плачевным. Собственно, именно поэтому не приходится говорить в серьез о пилотируемых миссиях на Марс.
Одним из первых и очевидных способов защиты является физическое экранирование. Надо ли говорить, что этот подход малоэффективен с точки зрения космоса: сильно утяжеляет конструкцию космического аппарата, не дает гарантированной защиты. Разрабатываются и другие методы, например, был предложен концепт корабля, на расстоянии от которого будут расположены две заряженные сферы - положительная и отрицательная, которые должны притягивать на себя заряженные частицы.
Разумеется, никто не забывал об идее воссоздать магнитное поле, наподобие земного вокруг космического корабля, но довольно долго считалось, что требуется очень большая энергия для создания такого поля.
Как это ни странно - идею подали наблюдения луны. Как известно, магнитное поле Луны очень слабо - всего лишь несколько сот наноТесла (да, это звучит эпично!) против 40 000 наноТесла у Земли. И в то же время на Луне можно отчетливо наблюдать светлые области, области на которые не попадают высокоэнергетические частицы.
Это и натолкнуло команду Рут Бэмфорд на интересное умозаключение, что существует какой-то механизм, который позволяет даже слабому магнитному полю создавать эффективную защиту от космической радиации.
По мнению Рут, всё дело в том, что в космосе так же находится постоянно некоторое количество заряженных частиц. Их количество настолько мало, что его никогда не принимали в расчетах. В то же время, даже небольшое магнитное поле, двигаясь в космосе, способно «насобирать» такие частицы и создать достаточно плотную область плазмы перед собой, а эта плазма, в свою очередь, обладает своим электромагнитным полем, которое оказывается достаточным, чтобы отклонить летящие на неё заряженные частицы.
Как верно подмечают исследователи, совсем не обязательно пытаться остановить поток заряженных частиц, летящих на корабль - это потребовало бы значительных затрат энергии, гораздо эффективнее просто его отклонить.
Согласно их концепции, защита космического корабля должна работать следующим образом - по сигналу тревоги о солнечной вспышке включается магнитное поле. После этого в открытый космос выпускается 0,5 кг Ксенона, который под действием излучения ионизуется и превращается в ту самую защитную плазму. Симуляция показывает, что система должна оказаться достаточно эффективной, чтобы создать защищенную от излучения область, а такого количества Ксенона должно хватить на 2-3 солнечные вспышки.
Данное исследование открывает двери не только к пониманию того, как при помощи магнитного поля защититься от космической радиации, но и буквально двери в далекий космос, делая его гораздо менее опасным для человека, что особенно актуально сейчас, в эпоху зарождения космического туризма.
[Дизайн защищенного космического корабля]
Публикация статьи: An Exploration Of The Effectiveness Of Artificial Mini-Magnetospheres As A Potential Solar Storm Shelter For Long Term Human Space Missions