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美国宇航局的好奇号火星车如何让火星对宇航员更安全

天文学与空间 2022-09-06 00:01:08

由美国宇航局拍摄 这张来自美国宇航局好奇号火星车桅杆相机的照片显示,在下夏普山的“默里巴特”地区有一个露头,上面有精细分层的岩石

信用:美国宇航局/JPL-加州理工学院/MSSS 熔岩管、洞穴或地下栖息地能为未来的火星宇航员提供安全的避难所吗?美国宇航局好奇号火星车团队的科学家们正在用辐射评估探测器(RAD)帮助探索类似的问题

与地球不同,火星没有磁场来屏蔽在太空中呼啸而过的高能粒子

这种辐射会对人类健康造成严重破坏,还会严重损害火星宇航员赖以生存的生命支持系统

根据好奇号RAD的数据,研究人员发现,使用天然材料,如火星上的岩石和沉积物,可以提供一些保护,免受这种无时无刻不在的空间辐射

在今年夏天发表在《JGR行星》杂志上的一篇论文中,他们详细描述了好奇号如何从9月10日起一直停在一个名为“默里巴特”的悬崖上

2016年9月9日至21日

在那里,RAD测量到总辐射量下降了4%

更重要的是,仪器检测到一个7

中性粒子辐射减少5%,包括能穿透岩石并对人体健康特别有害的中子

这些数字在统计学上足够高,表明这是由于好奇号位于悬崖脚下,而不是背景辐射的正常变化

西南研究院的本特·埃雷斯曼(Bent Ehresmann)是最近这篇论文的主要作者,他说:“我们一直在等待合适的条件来获得这些结果,这对确保我们的计算机模型的准确性至关重要。”

“在默里巴特,我们终于有了这些条件和数据来分析这种影响

我们现在正在寻找RAD可以重复这些测量的其他位置

" 这张美国宇航局好奇号火星漫游车的自拍照显示,该车位于下夏普山“默里巴特”地区的“奎拉”钻井位置

信用:美国宇航局/JPL-加州理工学院/MSSS 火星上的太空气象站 RAD测量的大部分辐射来自银河宇宙射线——由爆炸的恒星抛出的粒子,并在整个宇宙中发出弹球

这形成了“背景辐射”的地毯,可能对人类健康构成威胁

远为强烈的辐射零星地来自太阳,以太阳风暴的形式,将大量电离气体弧抛入行星际空间

“这些结构在太空中扭曲,有时会形成比地球更大的复杂的羊角形通量管,驱动冲击波,可以有效地激发粒子,”郭静楠说,她领导了一项研究,该研究发表在9月份的《天文学和天体物理学评论》上,分析了她在德国克里斯蒂安·阿尔布雷特大学期间9年的RAD数据

“宇宙射线、太阳辐射、太阳风暴——它们都是空间天气的组成部分,RAD实际上是火星表面的空间天气前哨站,”RAD仪器的首席研究员、西南研究所的唐·哈斯勒说

这个坑坑是由火星阿尔西亚蒙斯地区的一个空熔岩管形成的

学分:美国宇航局/JPL-加州理工学院/亚利桑那大学 太阳风暴发生的频率因11年周期而异,某些周期比其他周期更频繁、更猛烈

与直觉相反,太阳活动最活跃的时期可能是未来宇航员在火星上最安全的时期:与太阳活动较低的时期相比,太阳活动的增加使红P行星免受宇宙射线的影响高达30%到50%

“这是一种交易,”郭说

“这些高强度周期减少了一个辐射源:火星周围无处不在的高能宇宙射线背景辐射

但与此同时,宇航员将不得不应对来自太阳风暴的间歇性、更强的辐射

" 即使在火星上,季节也在变化,美国宇航局的探险者舰队正在帮助科学家们了解更多关于红色星球的影响

学分:美国宇航局/JPL-加州理工学院/亚利桑那大学/亚利桑那大学/MSSS 美国宇航局太阳物理部门的空间气象负责人吉姆·斯潘说:“RAD的观测对于发展预测和测量空间天气、太阳对地球和其他太阳系天体的影响的能力至关重要。”

“随着美国宇航局计划人类最终前往火星,RAD成为太阳物理系统观测站的前哨站和一部分,该观测站由27个任务组成,调查太阳及其对空间的影响,研究支持我们对空间的理解和探索

" 迄今为止,RAD已经测量了十几次太阳风暴的影响(2012年前往火星时有五次),尽管过去的九年标志着太阳活动特别弱的时期

好奇号上的雷达位置

信用:美国宇航局/JPL-加州理工学院/MSSS 科学家们现在才开始看到,随着太阳从沉睡中醒来,变得更加活跃,人们的活动有所增加

事实上,RAD在10月10日观测到了新太阳周期第一次X级耀斑的证据

28, 2021

x级耀斑是太阳耀斑中强度最大的一类,其中最大的一类会导致地球停电和通讯中断

“对我们来说,这是一个激动人心的时刻,因为RAD的重要目标之一是描述太空天气的极端情况

太阳耀斑和风暴等事件是在太阳活动增加期间最频繁发生的一种空间天气——我们现在正在接近这个时间,”埃雷斯曼说

需要更多的观察来评估一场真正强大的太阳风暴对火星表面的人类有多危险

RAD的发现将为未来的载人任务提供更大规模的数据

事实上,美国宇航局甚至为好奇号的同行“毅力号”火星车配备了宇航服材料样本,以评估它们如何经得起时间的辐射

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