Люди на Луне

Для сравнения: норма для жителя Земли около 2,5 миллизиверта в год. Для современных астронавтов и космонавтов считается допустимым облучение за всю их карьеру в размере 1 зиверт. Получается, согласно данным RAD и «Люлин-МО», для космонавтов возможен однократный полет до Марса и обратно, суммарной длительностью около 350 суток в случае экранирования корабля слоем в 3,5–7 см алюминия.

Результаты измерений кремниевых детекторов RAD и «Люлин-МО» различаются примерно на 15 %, что связано с солнечной активностью и разницей в экранирующем слое. По данным RAD, основное воздействие оказывали галактические космические лучи, вклад же солнечных протонов высокой энергии в накопленную дозу не выше 5 %.

Исследования радиации в межпланетном пространстве около Луны и на пути к Марсу показывают повышенное радиационное воздействие в период снижения солнечной активности. Данное наблюдение объясняется так называемой солнечной модуляцией галактического космического излучения. Причина солнечной модуляции в том, что потоки солнечного ветра и солнечной радиации, а также солнечное магнитное поле во время повышения солнечной активности становятся более серьезным препятствием для летящих извне Солнечной системы тяжелых заряженных частиц галактического происхождения.

Солнечная модуляция галактического излучения на примере сравнения количества солнечных пятен (показатель солнечной активности, в нижней части графика) и оценка уровня облучения лунной поверхности по данным моделей и показаниям приборов CRaTER и ACE. NASA

Кроме того, марсианские детекторы наблюдали явления, аналогичные Форбуш-эффекту, который физики обнаружили в 1937 году в ходе наземных измерений. Форбуш-эффект – это кратковременное, порядка суток, снижение потоков космического излучения при усилении скорости солнечного ветра во время солнечных вспышек.

Датчики марсианских аппаратов показали, что экранирование в несколько сантиметров алюминия способно поглощать энергию солнечных частиц, а уровень галактической радиации снижается только благодаря Солнцу. Выходит, что высокая солнечная активность способствует снижению суммарно накопленного облучения от галактического излучения за время полета внутри корабля современного типа.

Эффект солнечной модуляции был известен NASA в 1960-е. Полеты астронавтов на Луну совершались в 20-й цикл солнечной активности, который начался в 1964 году, достиг максимума в 1968-м и завершился в 1976-м. То есть большинство пилотируемых полетов на Луну произошло в период повышенной солнечной активности, что дополнительно снизило степень воздействия космической радиации галактического происхождения.

Измерения космического излучения в межпланетном пространстве показали, что уже при небольшом экранировании детекторов алюминием толщиной в 2–5 см воздействие солнечных вспышек занимает лишь небольшую долю в общей накопленной дозе. Хотя некоторые наиболее «бурные» события на Солнце могли бы нанести серьезный вред. Так, моделирование наиболее мощных солнечных вспышек, зарегистрированных за все время наблюдений – в августе 1972 года и октябре 1989-го, показало, что даже внутри корабля экипаж мог получить за двое суток облучение в 150–280 рад, что в сотни раз больше полученного экипажами Apollo за весь полет и сравнимо с полной дозой марсохода Curiosity, полученной на пути от Земли к Марсу. Правда, в этих моделях учитывали корабль в виде алюминиевой сферы с обшивкой толщиной 2 см. Как правило, корабли, включая Apollo, и модули космических станций имеют экранирование толще в несколько раз. А вот для космонавтов в скафандрах такие вспышки могут представлять серьезную опасность. К счастью, они происходят довольно редко – в среднем раз в десятилетие.

Солнечное излучение и заряженные частицы радиационных поясов эффективно экранируются доступными средствами. Так, измерения прибора «Люлин-5» на МКС показали, что облучение космонавта внутри станции при пересечении нижнего радиационного пояса в области Бразильской аномалии сильно меняется в зависимости от уровня защиты. Материал толщиной 165 мм, близкий человеческому телу по экранирующему свойству (полиуретан), снизил втрое воздействие радиации нижнего пояса Ван Аллена: с 0,015 рад в час до 0,005 рад. В то же время воздействие галактических космических лучей оставалось на прежнем уровне – около 0,008 рад.

Как Apollo преодолели радиационные пояса Земли?

КРАТКИЙ ОТВЕТ: Экипажи находились в кораблях, которые обеспечивали значительное снижение радиации. Радиационные пояса пересекались на второй космической скорости поперек и зачастую мимо областей с самой высокой плотностью заряженных частиц.