Гигантское солнечное извержение, ощутимое на Земле, Луне и Марсе

Это первый случай, когда подобное солнечное явление было измерено одновременно на поверхностях Земли, Луны и Марса. Вспышка была зафиксирована международной группой космических аппаратов: орбитальным аппаратом ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) ЕКА, марсоходом НАСА Кьюриосити, лунным аппаратом CNSA Chang’e-4, орбитальным аппаратом НАСА Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) и земным орбитальным аппаратом DLR Eu:CROPIS. Статья с описанием результатов была опубликована в журнале Geophysical Research Letters.

Эти одновременные измерения на разных планетах помогают расширить наши знания о влиянии солнечных вспышек и о том, как магнитное поле и атмосфера планеты могут помочь защитить от них космонавтов.

Сравнение разных миров

Событие, произошедшее 28 октября 2021 года, стало примером редкого усиления базового уровня излучения. Во время таких событий солнечные частицы получают достаточно энергии, чтобы пройти через магнитный пузырь, который окружает Землю и защищает нас от менее энергичных солнечных вспышек. Это было всего лишь 73-е повышение базового уровня с момента начала регистрации в 1940-х годах.

Поскольку Луна и Марс не генерируют собственных магнитных полей, солнечные частицы могут легко достигать их поверхности и даже взаимодействовать с почвой, создавая вторичное излучение. Однако Марс обладает тонкой атмосферой, которая останавливает большинство низкоэнергетических солнечных частиц и замедляет высокоэнергетические.

Учитывая, что Луна и Марс станут объектом будущих исследований человека, чрезвычайно важно понимать эти солнечные явления и их потенциальное воздействие на организм человека. Космонавты подвергаются риску лучевой болезни. Доза облучения свыше 700 миллирентген может вызвать лучевую болезнь в результате разрушения костного мозга, что приведёт к таким симптомам, как развитие инфекции и внутреннее кровотечение.

Корональный выброс массы, наблюдавшийся спутником SOHO 28 октября 2021 года

Если астронавт получит дозу облучения более 10 Гр, он вряд ли проживёт более двух недель. Одна из вспышек на Солнце в августе 1972 года могла бы дать такую высокую дозу радиации астронавту на лунной поверхности, но, к счастью, она пришлась на период между полётами «Аполлонов» 16 и 17 с экипажами.

Для сравнения, во время события 28 октября 2021 года доза на лунной орбите, измеренная аппаратом НАСА Lunar Reconnaissance Orbiter, составила всего 31 миллирентген. «Наши расчёты прошлых событий, связанных с повышением уровня радиации на поверхности Земли, показывают, что в среднем одно событие каждые 5,5 лет может превысить безопасный уровень облучения на Луне, если не обеспечить астронавтам радиационной защиты. Понимание этих событий крайне важно для будущих полётов экипажей на поверхность Луны», — говорит учёный Цзиннань Го, исследовавший событие 28 октября.

Если сравнить измерения, выполненные ExoMars TGO и марсоходом Кьюриосити, то становится очевидной защита, обеспечиваемая атмосферой Марса: TGO зарегистрировал 9 миллирентген, что в 30 раз больше, чем 0,3 миллирентгена, зарегистрированные на поверхности.

Миссии ЕКА по изучению внутренней Солнечной системы Solar Orbiter, SOHO и BepiColombo также попали в зону действия вспышки, обеспечив ещё больше точек обзора для изучения этого солнечного события.

«В настоящее время мы живём в золотой век физики Солнечной системы. Радиационные детекторы на борту таких планетарных аппаратов, как BepiColombo, направляющийся к Меркурию, и Juice, летящий к Юпитеру, обеспечивают столь необходимое покрытие для изучения ускорения и распространения солнечных энергичных частиц», — отмечает Марко Пинто, научный сотрудник ЕКА, работающий над радиационными детекторами.

Защита наших астронавтов

Защита космонавтов во время полётов в космос является важной и ответственной задачей ЕКА. Понимание и прогнозирование интенсивных радиационных событий является жизненно важной частью этой задачи. Специальные приборы измеряют радиационную обстановку в космосе и используются для защиты важнейших объектов космической и наземной инфраструктуры, а также космонавтов. В случае своевременного предупреждения космонавты могут использовать такие средства защиты, как нательная одежда или укрытие в пещерах. В настоящее время на Международной космической станции принято укрываться в спальном отсеке или на кухне, где стены защищают от радиации.

Для защиты космических путешественников от космических лучей и энергичных солнечных бурь в первый полет на Луну отправляются два радиационных манекена. Они займут пассажирские места во время первого полёта корабля Orion вокруг Луны, который пройдёт дальше, чем когда-либо летал человек. Эта пара, оснащённая более чем 5600 датчиками, будет с беспрецедентной точностью измерять уровень радиации, которой могут подвергнуться космонавты в будущих полётах. Лётные испытания будут проводиться в рамках программы НАСА Exploration Mission-1 — полёта без экипажа в окрестности Луны и возвращения на Землю.

Лунный шлюз