如何保护未来的火星宇航员免受辐射?答案:深挖洞

2022-05-05 14:05:03 信息来源:网络
  据美国国家海洋和大气管理局(NOAA)称,银河系宇宙线粒子“基本上包含所有现存元素”。这些粒子起源于太阳系之外,很可能被剧烈的宇宙事件释放,比如超新星爆炸。当遇到地球时,大多数粒子会被地球周围的磁场(即磁层)反射回来。大量暴露于银河宇宙射线粒子可能会导致许多人类健康问题,如癌症、白内障和中枢神经系统损伤。由于缺乏类似于地球的全球保护磁场,银河宇宙线粒子可以自由进入火星大气层并到达火星表面
  在没有磁层的情况下,火星大气层是抵御银河宇宙线的唯一屏障。地球空气的平均密度只有1%。当银河宇宙射线进入主要由二氧化碳和氮组成的火星大气层时,它们将由于电离而损失大量能量,这可能会阻止它们到达火星表面。作者们发现,这一过程在很大程度上取决于大气的厚度和随后施加在火星表面的大气压力。与地球一样,火星的地形也发生了很大的变化。从奥林匹斯峰(约26公里高)到希腊平原,即火星上最深的撞击盆地(约7.1公里深),火星不同地区的大气厚度差别很大,到达火星表面的辐射量也差别很大。研究人员写道,火星不同区域的大气厚度差异可能超过10倍。研究人员还发现,银河宇宙线与大气之间的相互作用也会产生另有害辐射,称为次级中子辐射。大气的屏障效应越大,“好奇号”和NASA收集到的火星表面中子辐射和火星表面次级辐射层的相互作用(通过计算机模拟火星表面的次级辐射)2012年,好奇号火星车在火星上的盖尔陨石坑着陆。其任务主要是探测火星气候、地质和水的存在,以及盖尔陨石坑内的环境是否能维持生命
  分析结果表明,银河宇宙射线的有效辐射剂量在火星风化层30厘米厚处达到峰值。研究人员还建议,为了在火星上安全生活(定义为年辐射暴露量不超过100毫西弗),需要1至1.6米的风化层“屏蔽”。“在具有高表面压力的深坑中,所需的额外风化屏蔽层可能会稍微薄一些,”研究作者写道
  了解火星物质如何受到银河宇宙射线的影响,以及火星大气在改变辐射暴露中的作用,是未来在火星上发展定居基地的重要一步。“长期以来,人们一直认为宇航员可以利用自然地质结构,如洞穴天窗或熔岩管,作为火星上的辐射避难所。”“我们的研究表明,在未来火星居住区的设计中使用天然表面材料进行屏蔽保护可能有助于降低辐射风险,”研究作者写道,这项新研究发表在2022年2月的《地球物理研究杂志:行星》上。(任天)

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