美国宇航局希望将人类送到火星早在20世纪30年代但是,宇航员在前往这颗红色星球的九个月之旅中,将面临来自太阳、遥远恒星和星系的粒子辐射。

在一个新文章已发表在同行评议的《太空天气》杂志上,一个国际太空科学家团队,包括来自加州大学洛杉矶分校的研究人员,得出了关于辐射风险的两个重要结论:人类领导的火星任务是可行的,取决于航天器屏蔽和飞行时间。

前往火星的宇航员将面临两种危险的辐射。来自太阳的辐射,被称为太阳能量粒子(SEP),如果旅行者没有受到航天器的保护,可能会非常有害。即使一次太阳喷发也能产生临界辐射剂量。

第二种类型的辐射,银河系宇宙射线(GCR)起源于我们的太阳系之外。这种辐射的强度一般不如SEP的强度,但辐射可以随着时间的推移积累到有害水平。

尤里流了

科学家们的计算表明,在太阳活动最活跃的“太阳极大期”期间,保护火星上的航天器不受高能粒子的影响是可能的。来自遥远星系的最危险和高能粒子在这段时间里被增强的太阳行为所偏转。

此外,研究人员建议任务不要超过四年,因为更长的旅程将使宇航员在往返途中暴露在危险的高剂量辐射中。

根据加州大学洛杉矶分校的地球物理学家、该论文的合著者尤里·施普里茨(Yuri Shprits)的说法,发射到火星并返回火星是可能的。到火星的平均飞行时间约为9个月。

“这项研究表明,虽然空间辐射对航天器的沉重施加了严格的局限性,但它对火星的人类任务提供了技术困难,这一使命是可行的,”他也是如此GFZ GFZ GFZ研究中心的空间物理和空间天气,德国波茨坦,在最近的新闻发布会上

Shprits and colleagues from UCLA, MIT, Moscow’s Skolkovo Institute of Science and Technology and GFZ Potsdam combined geophysical models of particle radiation for a solar cycle with models for how radiation would affect both human passengers — including its varying effects on different bodily organs — and a spacecraft. The modeling determined that having a spacecraft’s shell built out of a relatively thick material — aluminum measuring 30 g/cm2- 可以帮助保护宇航员免受辐射。

在一个简短的问答金宝搏官网下面,人士屏解释了更多关于航天器材料的更多方法,以及保护火星约束的宇航员免受辐射的方法。

金宝搏官网:关于火星的辐射的假设(在您的学习之前)是什么,特别是在其对宇航员的影响,并且您的研究更改了这些假设的任何假设?

尤里Shprits:过去的研究常常分别着眼于银河宇宙射线的影响和太阳能量粒子的影响。我们将GCRs的真实模型与SEPs的实际观测相结合,并在一个简化的航天器中对不同发射时间、不同任务持续时间和不同航天器厚度的人体幻影进行了计算。这些都使我们能够结合所有这些知识,对任务的持续时间做出现实的预测。

金宝搏官网:您从何种数据来源才能实现MARS环境的一种模拟,以便您可以得出这些结论?

尤里Shprits:我们使用了基于长期历史和地面观测的GCRs模型,以及从空间观测的SEP历史观测。

金宝搏官网你想用这个模型精确地算出什么?

尤里Shprits:我们的目标是估计这样一次旅行大约需要多长时间。还有很多不确定因素。

不同类型辐射的生物效应尚不完全清楚。1Sv[西弗单位]的限制将来可能会加以修订。同时,使用富氢复合材料可以提供更好的屏蔽。虽然我们的计算不应被解释为准确的评估,但它们给出了一个大致的估计,表明这项任务是困难的,但是可行的。

金宝搏官网:什么是太阳活动最大期?为什么在这个时间段进行一次旅行如此重要?另外,我们知道太阳活动高峰的确切时间吗?

尤里Shprits:通常,在11年太阳循环期间在太阳期间观察到最大的太阳黑子数量的太阳黑子数量,太阳能最大值是确定的。在此期间,冠状谱系的数量最多,而且太阳能磁场最扭曲。很难知道何时会发生太阳能最大值或者我们现在以最大值而不是。然而,它大致每11年重复,这可能会产生一些合理的估计。

金宝搏官网根据你的研究结论,航天器外壳应该用什么材料做?

尤里Shprits:我们估计铝。有建议使用氢化合物材料。这将有助于降低辐射,并允许任务持续时间略微增加。为了节省质量,也可以将燃料保持在航天器的屏蔽中。如果这些建议可以在技术上可以是可能的,仍有待观察。

在最初的研究中,我们只考虑了铝屏蔽,这是航天器最常用的材料。不管使用什么其他材料,对最长任务持续时间的估计应该大致正确。通过使用创新的解决方案可以做出一些调整,这应该是未来研究的主题。

主要结论是铝的屏蔽性能最佳,为30 g/cm2.较厚的屏蔽不会有助于并且会使事情变得更糟,因为由初级辐射与航天器的初级辐射相互作用产生的次级辐射粒子会显着增加。因此,含氢物质将有所帮助,但不会显着改变我们的结论。

最后,我们给出了最大任务持续时间为4年的准确球场估计。为了达到这个限制,需要为航天器提供足够的屏蔽,这将与国际空间站上的屏蔽相当。如果这是困难的话,人们需要更快地减少飞行持续时间或飞行,这需要更多的燃料。

金宝搏官网:为什么4年?在4年暴露于火星的元素后,人类探险者开始发生的事情是什么?

尤里Shprits:至少目前终身剂量辐射的最受值限制为1 sv。无论您屏蔽宇宙飞船如何,大约4年将达到此限制。

金宝搏官网:火星探索的回报是否大于辐射的潜在风险?

尤里Shprits:好吧,这更像是一个哲学问题。我们可以说的是,在利用最先进的模型和目前对辐射效果的知识,它看起来像火星的安全使命会非常困难,但仍然是可能的。人类始终探索了新的地方,并将我们的范围推动进一步推动。我相信我们将来会这样做;这是我们的人性。

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