Місяць безпечний для тривалих досліджень за участі людини. На це вказують перші виміри рівня радіації на його поверхні.
Китайська місія «Чан’е-4» (Chang’e 4) виконала перші докладні вимірювання рівня радіації на поверхні Місяця і виявила, що радіаційний фон є безпечним для людей, які будуть виконувати там дослідження. Результати дають змогу науковцям краще зрозуміти те, який захист від радіації знадобиться майбутнім місячним екіпажам.
Астронавти, які виконували місію «Аполлон» у 1960-х та 70-х роках, носили дозиметри для вимірювання їх радіаційного опромінення, але прилади фіксували загальне опромінення за весь час їхньої подорожі, тобто не тільки на поверхні Місяця. Відтоді науковцям доводилося оцінювати дози опромінювання екіпажів, що перебувають на поверхні Місяця, «за допомогою екстраполяції та моделювання». Про це сказав фізик Роберт Віммер-Швайнґрубер (Robert Wimmer-Schweingruber) з Кільського університету, співавтор дослідження. «Ми ніколи насправді не вимірювали рівня радіації безпосередньо на Місяці».
Але інтерес до виконання таких вимірювань відновлюється, бо метою програми NASA«Артеміда» є висадка екіпажів упродовж тривалого терміну на Місяці з 2024 року, а Китайське державне космічне управління планує пілотовані місії десь у 2030-х роках. Зонд Chang’e 4 увійшов в історію минулого року, коли його посадковий модуль потрапив у кратер Фон Карман (Von Kármán) на зворотному боці Місяця, маючи на борту різні наукові прилади.
Одним з них був новий дозиметр, яким керували Віммер-Швайнґрубер і його колеги в Німеччині та Китаї. Пристрій вимірював погодинно рівень радіації і виявив, що астронавти отримають опромінення приблизно в 200 разів більше, ніж люди на Землі. Про це науковці повідомили в Science Advances. Розміщення дозиметра всередині зонда Chang’e 4 забезпечило часткове екранування, як і скафандр астронавта для тіла людини, тому отримані значення придатні для оцінки рівня опромінення людей, які будуть працювати на поверхні Місяця, зазначив Віммер-Швайнґрубер.
Виміряна доза приблизно у п’ять—десять разів перевищує ту, яку отримують пасажири на міжконтинентальному рейсі з Нью-Йорка до Франкфурта (Німеччина), коли літак перебуває під захистом земної атмосфери, сказав Віммер-Швайнґрубер. Радіація є однією з відомих небезпек для космічних польотів. Для NASA, наприклад, законодавчо заборонено збільшувати ризик смерті астронавтів від раку на понад 3%. Водночас, виявлені рівні радіації на Місяці уможливлюють не перетинати цей бар’єр.
Майбутні бази на Місяці можуть бути покриті шаром місячного реголіту, щоб захистити людей від випромінювання з космосу. Фото з сайту www.sciencemag.org.
Ба більше, дослідники підрахували, що база на Місяці, вкрита щонайменше 50 сантиметрами місячного ґрунту, забезпечить достатній для людини захист. Камери на певній глибині, захищеної приблизно 10 метрами води, було б достатньо для захисту від випадкових сонячних спалахів, які можуть спричинити різкий стрибок рівня радіації. (Між місіями «Аполлон 16» та «17» Сонце було таким активним, що могло спричинити променеву хворобу, блювоту та, можливо, смерть, якби астронавти в той час були незахищені в космосі.) До такої захисної камери треба дістатися протягом 30 хвилин — того проміжку часу, за який нині можна отримати попередження про спалах на Сонці завдяки його постійному моніторингу за допомогою космічних апаратів.
Спеціалізований дозиметр вимірював як заряджені, так і нейтральні частинки. Заряджені частинки, такі як протони та важкі ядра, позбавлені електронів, небезпечні тим, що можуть проникати через шкіру людини та пошкоджувати ДНК. Це призводить до раку та інших негативних наслідків для здоров’я. Такі частинки походять з двох основних джерел: потужні сонячні спалахи і постійний потік галактичних космічних променів із глибокого космосу.
На відміну від Землі, магнітне поле на Місяці не таке сильне, щоб відхилити ці частинки. Коли така частинка потрапляє на поверхню, вона спричиняє появу вторинного потоку нейтральних частинок, зокрема нейтронів, які можуть проникати глибше, ніж частинки із зарядом. Нейтрони можуть стикатися й руйнувати вільні протони в тканинах людини, передаючи їм імпульс, як більярдні кулі, пояснив Віммер-Швайнґрубер. Потім ці енергійні протони можуть заподіяти руйнування інших клітин. Вимірювань цієї нейтральної компоненти раніше не було, і її важко оцінити навіть за допомогою складного моделювання, зазначив Віммер-Швайнґрубер.
«Результати прогнозовані, науковці вже знали про це завдяки теоретичним роботам», — сказав Френсіс Кучінотта (Francis Cucinotta), який вивчає вплив космічної радіації на здоров’я в університеті Невади (Лас-Вегас) і не брав участі в роботі. Але добре мати конкретні вимірювання, які підтверджують: якщо астронавти живуть у захищених базах, вони можуть провести до пів року на Місяці, не перевищуючи встановлених законом обмежень, додав він.
За інф. з сайту www.sciencemag.org підготував Іван Крячко
