Dane ujawniają, jak misja Artemis 1 radzi sobie z promieniowaniem kosmicznym

Zapisz się na newsletter CNN „Teoria cudów”. Odkrywaj wszechświat dzięki wiadomościom o fascynujących odkryciach, postępach naukowych i nie tylko.

CNN
—

W miarę zbliżania się Artemis II – misji NASA, która w przyszłym roku wyśle ​​czterech astronautów na orbitę Księżyca – nowe badanie pokazuje, jak dobrze statek kosmiczny Orion może chronić załogę.

Ustalenia opierają się na danych z misji Artemis 1, która obejmowała 25-dniową podróż dookoła Księżyca i z powrotem pod koniec 2022 r. Kapsuła Orion, która leciała w ramach tej misji, podróżowała podobną drogą do tej, którą ma pokonać Artemis 2, była bezzałogowa, ale przenoszona specjalni goście niebędący ludźmi.

Dwie z nich, małe posągi w kształcie dwóch mężczyzn, imieniem Helga i Zohar, były testem na to, na jakie promieniowanie mogą być narażeni astronauci podczas podróży na Księżyc. Posągi zostały wykonane z materiałów imitujących ludzkie tkanki miękkie, narządy i kości i podobnie jak statek kosmiczny miały czujniki śledzące narażenie na promieniowanie po drodze.

Teraz naukowcy opublikowali pierwsze wyniki po przestudiowaniu danych z detektora, które opublikowano w środę w czasopiśmie naturaWyniki pokazują, że technologia ekranowania zastosowana w statku kosmicznym skutecznie ograniczyła promieniowanie, na które astronauci byli narażeni podczas lotu.

„Misja Artemis 1 stanowi krytyczny krok w pogłębianiu naszej wiedzy na temat wpływu promieniowania kosmicznego na bezpieczeństwo przyszłych misji załogowych na Księżyc” – powiedział w oświadczeniu Sergi Vaquer Araujo, lider zespołu medycyny kosmicznej w ESA.

Araujo nie był zaangażowany w badania, ale Europejska Agencja Kosmiczna przekazała pięć mobilnych dozymetrów promieniowania na pokładzie statku kosmicznego Orion.

„Zdobywamy cenne informacje na temat interakcji promieniowania kosmicznego z osłoną statku kosmicznego, jakie rodzaje promieniowania przenikają, aby dotrzeć do ludzkiego ciała i które obszary w Orionie zapewniają największą ochronę” – powiedział Araujo.

NASA badała wpływ promieniowania kosmicznego na zdrowie człowieka od dziesięcioleci, począwszy od pierwszych załogowych misji kosmicznych w latach 60. XX wieku. Regularnie zbierane są także dane od astronautów, którzy spędzają na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej od sześciu miesięcy do roku.

Stacja pozostaje na niskiej orbicie okołoziemskiej, co oznacza, że ​​jest częściowo chroniona przez ziemskie pole magnetyczne, a także przez ciężkie ekranowanie wbudowane w projekt laboratorium na orbicie. Ziemskie pole magnetyczne uniemożliwia również dotarcie promieni kosmicznych do astronautów.

Jednak w przypadku przyszłych misji w przestrzeń kosmiczną astronauci będą daleko od ochrony Ziemi i będą musieli polegać na dobrze chronionych statkach kosmicznych i skafanderach ochronnych.

Długotrwałe misje kosmiczne na Księżyc i Marsa naraziłyby astronautów na promieniowanie promieni kosmicznych lub cząstek o wysokiej energii poruszających się w przestrzeni kosmicznej. Według ScienceAllen, aby dostać się w przestrzeń kosmiczną, astronauci będą musieli także przebyć ziemskie pasy Van Allena – dwa pasy promieniowania otaczające naszą planetę niczym gigantyczne pączki. NASA.

Naukowcy twierdzą, że czujniki wbudowane w kapsułę Oriona po raz pierwszy rejestrowały ciągłe dane dotyczące promieniowania podczas podróży z Ziemi na Księżyc i z powrotem. Chociaż istnieją pewne dane z misji Apollo, nie są one gromadzone w sposób ciągły.

Według autorów badania czujniki wykazały, że narażenie na promieniowanie wewnątrz Oriona znacznie się różniło w zależności od lokalizacji detektorów.

Kiedy Orion przechodził przez Pasy Van Allena, dane wykazały, że najbardziej chronione obszary, takie jak „schronienie przeciwsztormowe” kapsuły, zapewniały czterokrotnie lepszą ochronę niż obszary najmniej chronione. Naukowcy ustalili, że narażenie na promieniowanie w tych miejscach pozostaje na bezpiecznym poziomie, aby astronauci mogli uniknąć ciężkiej choroby popromiennej.

„Schronienie burzowe to bardzo wąski obszar używany do przechowywania zapasów dla załogi” – powiedział w e-mailu główny autor badania Stuart George, naukowiec z Grupy Analizy Promieniowania Kosmicznego w Johnson Space Center NASA w Houston. „Odkryliśmy, że jest to schron burzowy to obszar zapewniający największą ochronę w pojeździe, co jest dobre, ponieważ zostało zaprojektowane w ten sposób!”

Przejście przez Pas Van Allena uznano za spotkanie załogi ze zdarzeniem związanym z pogodą kosmiczną.

Gdy Słońce zbliża się do zenitu słonecznego – szczytu swojego 11-letniego cyklu spodziewanego w tym roku – staje się bardziej aktywne, uwalniając intensywne rozbłyski słoneczne i koronalne wyrzuty masy. Koronalne wyrzuty masy to duże chmury zjonizowanego gazu zwane plazmą i polami magnetycznymi, które pochodzą z zewnętrznej atmosfery Słońca.

Kiedy te eksplozje są skierowane w stronę Ziemi, mogą wpłynąć na statki kosmiczne, satelity, stację kosmiczną, a nawet na ziemską sieć energetyczną.

„Pomogło nam to zweryfikować projekt naszego schronu, który ma chronić załogę przed energetycznymi zdarzeniami związanymi z cząsteczkami słonecznymi powodowanymi przez pogodę kosmiczną” – powiedział George.

George powiedział, że narażenie na promieniowanie kosmiczne, które może stanowić większość promieniowania, na jakie byliby narażeni astronauci podczas długotrwałych lotów kosmicznych, było na Artemis 1 o 60% mniejsze w porównaniu z tym, na jakie astronauci byli narażeni podczas poprzednich misji, w tym misji robotycznych na Marsa.

Zespół zauważył także niespodziankę w wynikach. Gdy Orion przeleciał przez Pas Van Allena, statek kosmiczny przewrócił się, aby wypalić silnik strumieniowy, upewniając się, że jest na właściwej drodze. George powiedział, że podczas przewrotu poziom promieniowania wewnątrz kapsuły spadł o 50 procent, ponieważ w wyniku manewru więcej tarcz Oriona znalazło się na ścieżce promieniowania.

Autorzy badania stwierdzili, że pomiary wykonane w ramach programu Artemis I mogą pomóc w projektowaniu przyszłych misji kosmicznych załogowych.

Jeśli burza słoneczna miała miejsce, gdy astronauci Artemidy byli w kosmosie, mogła trwać kilka dni.

Koncepcja schronu sztormowego została zmieniona w przypadku Artemis II, ponieważ mniejszy schron na pokładzie Artemis I może nie być wystarczająco duży, aby załoga mogła prowadzić normalne działania, gdyby musiała tam pozostać przez dłuższy czas podczas burzy słonecznej, zwanej również jako zdarzenie cząstek słonecznych.

„W programie Artemis II załoga przywiąże zapasy za pomocą linek bungee do najmniej chronionej ściany statku kosmicznego Orion” – powiedział George e-mailem.

„Oznacza to, że podczas zdarzenia energetycznego z udziałem cząstek słonecznych załoga będzie mogła wykorzystać znacznie większy obszar kabiny, skutecznie chroniąc się przed promieniowaniem. Przetestowanie tego w kosmosie z załogą zaangażowaną w badania będzie naprawdę interesujące. ten eksperyment.”

the Podstawowy stopień potężnej rakiety Artemis II Amerykański statek kosmiczny „Artemis 3” przybył latem do Centrum Kosmicznego im. Kennedy’ego na Florydzie, a rakieta „Artemis 3” jest już w fazie montażu. Rakieta Artemis 3, której wystrzelenie zaplanowano na 2026 r., ma po raz pierwszy wylądować kobietę i osobę kolorową na biegunie południowym Księżyca.

W międzyczasie załoga Artemis II, w skład której wchodzili astronauci NASA Reed Wiseman, Victor Glover i Christina Koch oraz astronauta Kanadyjskiej Agencji Kosmicznej Jeremy Hansen, została wysłana na Międzynarodową Stację Kosmiczną. Szkolenie terenowe na IslandiiChociaż nie wylądują, załoga przeleci 7402 km poza niewidoczną stronę Księżyca, aby wykonać z orbity zdjęcia elementów powierzchni Księżyca, takich jak kratery.

„Posiadanie przez ludzi aparatu podczas przelotu Księżyca i opisywanie tego, co widzą, w języku zrozumiałym dla naukowców jest dobrodziejstwem dla nauki” – Kelsey Young, kierownik naukowy zajmujący się Księżycem w programie Artemis II i specjalista naukowy w Centrum Lotów Kosmicznych Goddarda NASA w Greenbelt, Maryland – napisano w oświadczeniu.

„Właśnie do tego szkolimy astronautów, gdy zabieramy ich do księżycowych środowisk na Ziemi”.