Човешкият интерес към Марс нарасна драстично през последните няколко десетилетия. В допълнение към осемте активни мисии, които в момента се извършват на или близо до Червената планета, до края на десетилетието на Марс ще бъдат изпратени още седем роботизирани модула, роувъри и орбити. До 2030-те години няколко космически агенции планират да разположат командировъчни мисии на повърхността.
Освен това, все още има доста доброволци, които са готови да отидат на Марс по един път, и хора, които се застъпват за това да бъде вторият ни дом. Всички тези предложения също насочват вниманието ни към опасностите, които чакат хората на Марс. Освен студената, суха среда, липсата на въздух и гигантските пясъчни бури, съществува и въпросът с радиацията.
Откъде идва радиацията на Марс?
Марс няма защитна магнитосфера, както Земята. Учените смятат, че по едно време в ядрото на Марс е имало конвекционни токове, създаващи ефект на динамо, който е задействал планетарно магнитно поле. Но преди около 4,2 милиарда години - очевидно поради сблъсък с голям предмет или бързо охлаждане на ядрото - този ефект на динамо изчезна.
В резултат на това през следващите 500 милиона години атмосферата на Марс бавно се изпарява от слънчевия вятър. Поради загубата на магнитно поле и атмосфера повърхността на Марс е изложена на много по-високи нива на радиация от Земята. И в допълнение към постоянното излагане на космически лъчи и слънчевия вятър, Марс е изложен на смъртоносни дози стерилизираща радиация заедно със слънчеви пламъци.
Промоционално видео:
Как премина изследването?
През 2001 г. НАСА изпрати космическия кораб "Марс Одисея" на Марс, оборудван със специален инструмент MARIE (Марсиански радиационен експеримент), който трябваше да измерва нивото на радиация около Марс. Тъй като на Марс има доста тънка атмосфера, радиацията, регистрирана от Марс Одисея, трябваше да е почти същата като на повърхността.
През своите 18 месеца работа сондата Mars Odyssey откри постоянна радиация, чието ниво е било 2,5 пъти по-високо от нивото на Международната космическа станция - 22 милирада на ден или 8000 милирада (8 Рад) годишно. Космическият кораб регистрира и две слънчеви протонови събития, в които нивата на радиация се повишават до 2000 милирада на ден.
За сравнение хората в развитите страни са изложени на средно 0,62 Рад годишно. И въпреки че изследванията показват, че човешкото тяло може да издържи доза до 200 рад без никакви щети, продължителното излагане на радиация на марсианско ниво може да доведе до всички видове здравословни проблеми - остра радиационна болест, повишен риск от рак, генетично увреждане и дори смърт.
Следователно НАСА и други космически агенции се придържат към стратегия за минимален риск при планирането на мисии.
Възможни решения
Първите посетители на Марс определено ще трябва да се сблъскат с повишени нива на радиация на повърхността. Освен това всеки опит за колонизиране на Червената планета също ще изисква мерки за минимизиране на въздействието. Вече съществуват няколко решения, както краткосрочни, така и дългосрочни.
Например, НАСА поддържа няколко спътника, които изучават слънцето, космическата среда в цялата Слънчева система и проследяват галактически космически лъчи с надеждата да осигурят по-добро разбиране на слънчевата и космическата радиация. Също така агенцията търси най-добрите варианти за екраниране на астронавти и електроника.
През 2014 г. НАСА стартира редуциращия галактически космически лъчи предизвикателство - интензивна конкуренция с награда от 12 000 долара, която ще награди най-добрите идеи за намаляване на въздействието на галактическите космически лъчи върху астронавтите. След първия конкурс през април 2014 г. последва още един през юли с обща награда от 30 000 долара за идеи, свързани с активна и пасивна защита.
Когато става въпрос за дългосрочен престой и колонизация, в миналото изплуват още няколко идеи. Например, както предлагат Робърт Зубрин и Дейвид Бейкър в плана на мисията Mars Direct, жилищата могат да бъдат построени точно в земята, което ще бъде естествен щит от радиация.
Предложено беше също така да се създадат надуваеми модули, затворени в керамиката, създадена с помощта на марсианска почва. Този план ще разчита на 3D печат техника, известна като "синтероване", където пясъкът се превръща в разтопен материал с помощта на рентгенови лъчи.
MarsOne, нестопанска организация, която обещава да колонизира Марс в следващите няколко десетилетия, предлага своя собствена опция за защита на марсианските заселници от радиация. Организацията предложи вграждане на екраниране в модула за космически кораб, превозно средство и обитаване на мисията. В случай на слънчева светкавица, ако защитата не е достатъчна, те предлагат да се създаде специален приют за радиация (разположен в кухи резервоар с вода) вътре в местообитанието им на Марс Транзит.
Но най-драстичното предложение за смекчаване включва рестартиране на ядрото на планетата, за да се възстанови нейната магнитосфера. За да направим това, трябва да втечним външното ядро, за да може то отново да се конвектира около вътрешното ядро. Правилното въртене на планетата ще започне да създава ефект на динамо и ще се генерира магнитно поле.
Според Сам Фактор, аспирант в катедрата по астрономия в Тексаския университет, има два начина да направите това. Първият е да детонира серия от термоядрени бойни глави близо до ядрото на планетата, а вторият е да изпрати електрически ток през планетата, създавайки съпротивление в ядрото, което ще се нагрее.
Учени от Националния институт за наука за синтеза (NIFS) в Япония проведоха проучване през 2008 г., което разгледа възможността за създаване на изкуствено магнитно поле около Земята. Откривайки, че интензитетът на магнитното поле е спаднал с 10% през последните 150 години, те се застъпват за създаването на свръхпроводящи пръстени, заобикалящи планетата, което би могло да компенсира бъдещите загуби.
С няколко промени подобна система може да бъде адаптирана за Марс. Той ще създаде магнитно поле, което може да помогне за екранирането на повърхността от някои от вредните лъчения. И ако тераформерите могат да създадат атмосфера на Марс, такава система ще я предпази и от слънчевия вятър.
И накрая, проучване от 2007 г. на изследователи от Института по минералогия и петрография в Швейцария показа как изглежда сърцевината на Марс. Използвайки диамантена камера, учените успяха да възпроизведат условията на налягане върху системите желязо-сяра и желязо-никел-сяра, които съответстват на центъра на Марс.
Те открили, че при температури на марсианското ядро (около 1227 градуса по Целзий) вътрешната сърцевина ще бъде течна, но външната ще бъде леко втвърдена. Това е много различно от земното ядро, при което втвърдяването на вътрешното ядро отделя топлина, която поддържа външната стопена, като по този начин създава ефект на динамо и магнитно поле.
Липсата на твърдо вътрешно ядро на Марс би означавало, че един ден течното външно ядро трябва да е имало различен източник на енергия. По някакъв начин този източник изсъхна и външното ядро се втвърди, завършвайки ефекта на динамото. Въпреки това, тяхното изследване също показа, че охлаждането на планетата може да доведе до втвърдяване на ядрото в бъдеще, тъй като или богати на желязо твърди частици ще попаднат в центъра, или железни сулфиди ще кристализират в ядрото.
С други думи, ядрото на Марс може един ден да стане твърдо чрез нагряване на външното ядро и топенето му. В комбинация със собственото въртене на планетата това ще генерира динамо ефект, който отново ще задейства магнитното поле на планетата. Ако това е вярно, тогава колонизацията на Марс и безопасното живеене на него ще бъде въпрос на време - ще е необходимо да изчакате, докато ядрото кристализира.
Няма друг начин. В момента радиацията на повърхността на Марс е доста опасна. Следователно, всички бъдещи полети до планетата ще вземат предвид радиационната защита и мерките за противодействие. И всеки, който остане на Марс за дълго време, или ще трябва да се зарови по-дълбоко в земята, или да се предпази от слънцето и космическите лъчи.
Но необходимостта е майката на изобретението, нали? И тъй като трябва да започнем да колонизираме други светове, ако искаме да оцелеем като вид, ще трябва да прибягваме до иновативни решения.
ИЛЯ КХЕЛ