При нынешних технических возможностях землян полёт с Земли на Марс туда и обратно должен занять около 500 дней, то есть год и четыре с половиной месяца.
Главным препятствием для полёта людей на Красную планету является космическое излучение. Оно состоит из двух основных компонентов: галактических космических лучей (ГКЛ) и солнечных космических лучей (СКЛ).
Галактические космические лучи приходят в межпланетное пространство Солнечной системы извне. Эти лучи производят вспышки сверхновых. Такие взрывы звезд происходят с частотой примерно раз в 30-50 лет.
Звёзд во Вселенной много, поэтому поток галактических космических лучей постоянен – частицы выбрасываются взрывами звёзд во Вселенную и пускаются в непрерывный путь по ней. При этом взрывы придают частицам ГКЛ очень высокую энергию.
Галактические космические лучи состоят как из лёгких ионов (протонов), так и из более тяжёлых ионов, представляющих собой "ободранные" ядра других химических элементов. Напомним, что протоны – это ядра водорода (1H).
Солнечные космические лучи – это частицы, которые выбрасываются в межпланетное пространство внутри Солнечной системы после вспышек на Солнце. Они, как и галактические лучи, тоже состоят из лёгких и тяжёлых ионов. Только энергии частиц солнечных космических лучей ниже, чем у галактических.
Существуют также внегалактические космические лучи, попадающие внутрь Млечного Пути из других галактик.
Перед галактическим излучением человек абсолютно беззащитен, поскольку энергии его частиц чрезвычайно высоки от 106 электронвольт (1 МэВ) до 1021 электронвольт (1 ЗэВ).
Тяжёлые ионы космического излучения обладают такой высокой энергией, что "прошивают" обшивку космического корабля в открытом космосе, словно пушечные ядра тонкий шёлк.
Радиобиологи Объединенного института ядерных исследований в ускорительных экспериментах с клетками животных еще десять лет назад сравнивали эффект от облучения живой клетки пучками тяжёлых ионов, пучками нейтронов и пучками фотонов (гамма-излучение). Оказалось, что при одинаковой дозе облучения (одинаковом количестве полученной радиации) на живую клетку хуже всего действуют именно тяжелые ионы.
Учёные тогда выяснили, что причина столь разрушительного воздействия кроется в разрывах обеих нитей ДНК клетки. Если одну порванную нить ДНК организм восстановить может, то две нити – нет.
Если тяжелые ионы, мчащиеся сквозь космическое пространство на огромных скоростях и прошивающие насквозь всё на своём пути, будут проходить через мозг космонавтов, они будут убивать нейроны и все остальные клетки. По оценкам специалистов NASA, в ходе марсианской экспедиции от 2 до 13% нервных клеток участников экспедиции будут пересекаться как минимум одним ионом железа.
Сквозь ядро каждой клетки организма один протон будет пролетать раз в три дня. Всё это может привести к серьёзным и необратимым нарушениям в поведении членов экипажа, что ставит под угрозу выполнение миссии в целом.
Выходов из этой ситуации до сих пор виделось два.
Первый: подарить современным космическим кораблям мощную радиационную защиту. Но она сильно увеличит вес корабля и, соответственно, расход топлива.
Выход второй: создать космический корабль, который сможет летать в разы быстрее современных.
Международная команда ученых предложила третий выход: лететь на современном корабле, но спланировать его время полета так, чтобы оно учитывало пик активности Солнца – солнечный максимум.
Дело в том, что во время солнечного максимума наиболее опасные частицы выталкиваются из Солнечной системы потоками солнечных космических лучей. Известно, что активность галактических космических лучей ниже в течение 6–12 месяцев после пика солнечной активности, в то время как количество высокоэнергетических солнечных частиц самое большое именно во время солнечного максимума.
Свою идею третьего выхода исследователи обосновали в статье, опубликованной научным журналом Space Weather.
Ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, Массачусетского технологического института, Сколковского института науки и технологий и Потсдамского центра наук о Земле объединили геофизические модели распространения космических частиц в межпланетном пространстве (с учетом солнечных циклов) с моделями влияния этого излучения на космонавтов и космический корабль.
Моделирование показало, что оболочка космического корабля, построенная из относительно толстого материала, может помочь защитить межпланетных путешественников от радиации. Но, если защита окажется слишком толстой, она может стать источником вторичного излучения, которому подвергнутся космонавты внутри корабля. Защита будет накапливать излучение от улавливаемых ею частиц.
"Это исследование демонстрирует, что хотя космическое излучение накладывает строгие ограничения на вес космического аппарата и время его запуска, а также представляет технологические трудности для полётов человека на Марс, такая миссия жизнеспособна", – говорит Юрий Шприц (Yuri Shprits) из Потсдамского центра наук о Земле.
Исследователи отмечают, что слетать на Марс и вернуться обратно земляне могли бы менее, чем за два года. Также они рекомендуют, чтобы продолжительность миссии на Марс была не более четырёх лет. Иначе опасность для здоровья космонавтов даже в условиях рассчитанной солнечной активности будет слишком большой (не говоря уже о том, что активность нашей звезды порой тоже преподносит астрономам сюрпризы).
Ранее мы писали о том, что в РФ разработали проект межпланетного корабля.
Больше интересных новостей науки вы найдёте в разделах "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".
