Wybuch wulkanu słonecznego wykryty jednocześnie na Ziemi, Księżycu i Marsie w październiku 2021 r. podkreśla, jak ważne jest przygotowanie się na niebezpieczeństwa związane z promieniowaniem kosmicznym. Wydarzenie to umożliwiło rzadkie jednoczesne pomiary, poprawiając naszą wiedzę na temat erupcji słonecznych oraz tego, w jaki sposób planetarne pola magnetyczne i atmosfery mogą łagodzić ich skutki. Wiedza ta jest niezbędna do przyszłej eksploracji Księżyca i Marsa przez ludzi, gdzie astronauci są narażeni na znaczne zagrożenie promieniowaniem.
Rozbłysk słoneczny został wykryty jednocześnie na Ziemi i Księżycu Mars Podkreśla potrzebę przygotowania załogowych misji eksploracyjnych na zagrożenia związane z promieniowaniem kosmicznym.
Koronalny wyrzut masy ze Słońca wybuchł 28 października 2021 r., a jego uderzenie było tak rozległe, że zarówno Mars, jak i Ziemia, mimo że znajdowały się po przeciwnych stronach Słońca i oddalone od siebie o około 250 milionów kilometrów (160 milionów mil), otrzymały wylew cząstki energetyczne.
Rzadkie i ważne wydarzenie
Po raz pierwszy zmierzono jednocześnie zdarzenie słoneczne na powierzchni Ziemi, Księżyca i Marsa, jak podano 2 sierpnia w Wiadomości geowyszukiwania papier. Wybuch został wykryty przez międzynarodową flotę statków kosmicznych, w tym sondę ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO), Mars Curiosity należącą do NASA, Chang’e-4 Moon Lander należącą do CNSA, Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) oraz orbiter Ziemi Eu:CROPIS firmy DLR. .
Te jednoczesne pomiary na różnych światach pomagają poszerzyć naszą wiedzę na temat wpływu rozbłysków słonecznych oraz tego, w jaki sposób pole magnetyczne i atmosfera planety mogą pomóc chronić astronautów przed nimi.
Koronalny wyrzut masy widziany przez biuro SOHO 28 października 2021 r. To wydarzenie jest rzadkim przykładem „poprawy poziomu gruntu”. Podczas tych wydarzeń cząstki ze Słońca są wystarczająco energetyczne, aby przejść przez bańkę magnetyczną otaczającą Ziemię i chroniącą nas przed mniej energetycznymi rozbłyskami słonecznymi. Była to dopiero 73. poprawa poziomu gruntu od czasu rozpoczęcia zapisów w latach czterdziestych XX wieku i od tamtej pory nie odnotowano żadnej. Źródło: SOHO (ESA i NASA), CC BY-SA 3.0 IGO
Porównaj różne światy
Wydarzenie, które odbyło się 28 października 2021 r., jest rzadkim przykładem „poprawy poziomu gruntu”. Podczas tych wydarzeń cząstki ze Słońca są wystarczająco energetyczne, aby przejść przez bańkę magnetyczną otaczającą Ziemię i chroniącą nas przed mniej energetycznymi rozbłyskami słonecznymi. Była to dopiero 73. poprawa poziomu gruntu od czasu rozpoczęcia zapisów w latach czterdziestych XX wieku i od tamtej pory nie odnotowano żadnej.
Ponieważ Księżyc i Mars nie wytwarzają własnych pól magnetycznych, cząstki ze Słońca mogą łatwo dotrzeć do ich powierzchni, a nawet wchodzić w interakcje z glebą, generując promieniowanie wtórne. Ale Mars ma cienką atmosferę, która zatrzymuje większość niskoenergetycznych cząstek słonecznych i spowalnia cząstki o wysokiej energii.
Znaczenie zrozumienia zdarzeń słonecznych
Ponieważ Księżyc i Mars będą przedmiotem przyszłej eksploracji człowieka, niezwykle ważne jest zrozumienie tych zdarzeń słonecznych i ich potencjalnego wpływu na ludzkie ciało. Astronauci są narażeni na chorobę popromienną. Dawka promieniowania większa niż 700 miligramów – jednostka absorpcji promieniowania – może powodować chorobę popromienną poprzez niszczenie szpiku kostnego, co prowadzi do objawów, takich jak infekcja i krwawienie wewnętrzne.
Jeśli astronauta otrzyma więcej niż 10 szarości, jest mało prawdopodobne, że przeżyje dłużej niż 2 tygodnie. Pojedynczy rozbłysk słoneczny w sierpniu 1972 roku mógł dać tak dużą dawkę promieniowania astronautom na powierzchni Księżyca, ale na szczęście spadł między załogowymi misjami Apollo 16 i 17.
Poczuj gigantyczną erupcję słoneczną na infografice Ziemi, Księżyca i Marsa. Źródło: ESA
Najnowsze ustalenia i środki ochrony
Dla porównania, podczas wydarzenia z 28 października 2021 r. dawkę na orbicie księżycowej zmierzono o godz NASALunar Reconnaissance Orbiter ważył tylko 31 miligramów. „Nasze obliczenia przeszłych zdarzeń zwiększających poziom Ziemi pokazują, że średnio jedno zdarzenie na 5,5 roku mogło przekroczyć bezpieczny poziom dawki na Księżycu, jeśli nie zapewniono ochrony przed promieniowaniem. Zdarzenia te mają kluczowe znaczenie dla przyszłych misji załogowych na powierzchnię Księżyca. „
Kiedy porównamy pomiary wykonane przez ExoMars TGO i łazik Curiosity, ochrona zapewniana przez marsjańską atmosferę staje się jasna: TGO zmierzył 9 miligramów, 30 razy więcej niż 0,3 miligrama wykrytego na powierzchni.
Wewnętrzne misje ESA w Układzie Słonecznym Solar Orbiter, SOHO i BepiColombo również wykryły wybuch, zapewniając więcej lepszych punktów obserwacyjnych do badania tego zdarzenia słonecznego.
Obecnie żyjemy w złotym wieku dla fizyki Układu Słonecznego. Detektory promieniowania na pokładach misji międzyplanetarnych, takich jak BepiColombo w drodze na Merkurego i Juice płynący do Jowiszdodając bardzo potrzebny materiał do badania przyspieszenia i propagacji cząstek słonecznych” – powiedział Marco Pinto, pracownik naukowy Europejskiej Agencji Kosmicznej pracujący nad detektorami promieniowania.
Chroń naszych astronautów
Ochrona astronautów podczas ich kosmicznych przygód to istotna i ważna misja Europejskiej Agencji Kosmicznej. Zrozumienie i przewidywanie ekstremalnych zdarzeń związanych z promieniowaniem jest tego istotną częścią. Dedykowane instrumenty mierzą środowisko radiacyjne w kosmosie i służą do ochrony krytycznej i naziemnej infrastruktury kosmicznej oraz do ochrony astronautów. Jeśli astronauci zostaną ostrzeżeni na czas, mogą poprosić o ochronę, taką jak odzież ochronna lub schronienie w jaskiniach. aktualna polityka dot Międzynarodowa Stacja Kosmiczna To powrót do sypialni lub kuchni, gdzie ściany chronią przed promieniowaniem.
Portal umożliwi zrównoważoną eksplorację wokół i na Księżycu, jednocześnie umożliwiając badania i demonstrację technologii i procesów potrzebnych do przeprowadzenia przyszłej misji na Marsa. To renderowanie komputerowe pokazuje statek kosmiczny NASA Orion zadokowany przy Bramie (po lewej), który zabierze astronautów na księżycową placówkę. Źródło: ESA
Księżycowa Brama
Program Artemis, który wysyła astronautów na Księżyc, obejmuje stację kosmiczną na orbicie księżycowej o nazwie Gateway. Na Gateway trzy grupy instrumentów będą monitorować środowisko radiacyjne wokół Księżyca: European Radiation Sensor Array (ERSA) Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA), NASA Heliophysics Environmental Measurement and Radiation Experiment Suite (HERMES) oraz ESA/JAXA Wewnętrzna tablica dozymetru (IDA).
Łącznie te eksperymenty zmierzą środowisko promieniowania na zewnątrz Bramy, jednocześnie monitorując określone dawki promieniowania wewnątrz, między 3000 km a 70 000 km (45 000 mil) od powierzchni Księżyca. Pomiary te będą niezbędne do lepszego zrozumienia środowiska, w którym astronauci będą przebywać w przestrzeni międzyplanetarnej.
Dwa manekiny radiacyjne wykonują przełomowe przeloty obok powierzchni Księżyca, aby pomóc chronić podróżników kosmicznych przed promieniowaniem kosmicznym i burzami słonecznymi. Te dwie żeńskie fantomy zajęły miejsca dla pasażerów podczas pierwszej misji Oriona wokół Księżyca, lecąc dalej niż jakikolwiek człowiek wcześniej. Wyposażony w ponad 5600 czujników, para zmierzyła ilość promieniowania, na które astronauci mogą być narażeni podczas przyszłych misji z niespotykaną dokładnością. Źródło: Lockheed Martin
Bliźnięta Luna i przyszłe badania
Agencje kosmiczne rozglądają się również za odzieżą ochronną, która mogłaby zmniejszyć wpływ promieniowania kosmicznego na organizm. Dwa identyczne manekiny, opracowane przez Niemieckie Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki (DLR), były pasażerami lotu testowego Artemis I, który przeleciał obok Księżyca w okresie od listopada do grudnia 2022 r. Wyposażony w czujniki promieniowania dostarczone przez DLR i NASA. Helga leciała bez ochrony, ale Zohar miała na sobie nowo opracowaną kamizelkę chroniącą przed promieniowaniem, zakrywającą jej tors. Badacze DLR porównują obecnie dwa zestawy danych zmierzonych przez Helgę i Zohara.
Colin Wilson, naukowiec projektu ExoMars TGO, podsumowuje: „Promieniowanie kosmiczne może stwarzać bardzo realne zagrożenie dla naszej eksploracji Układu Słonecznego. Pomiary zdarzeń wysokiego poziomu promieniowania przez misje robotów mają kluczowe znaczenie dla przygotowań do długotrwałych misji załogowych. Dzięki dane z W przypadku misji takich jak ExoMars TGO możemy przygotować najlepszy sposób ochrony naszych ludzkich odkrywców”.
Odniesienie: „Pierwsza poprawa poziomu Ziemi widocznego na trzech powierzchniach planetarnych: Ziemi, Księżycu i Marsie” Jingnan Gu, Xiaoli Li, Jian Zhang i Michael I. . Wimmer-Schweingruber, Donald M. Hassler, Cary Zeitlin, Bent Ehresmann, Daniel Matthiä i Bin Zhuang, 2 sierpnia 2023 r., Dostępne tutaj. Wiadomości geowyszukiwania.
doi: 10.1029/2023GL103069
