火星上的辐射有多严重?

火星上的辐射有多严重?

载人前往火星的任务看起来还很遥远,因为美国国家航空航天局(NASA)目前的计划是在本世纪30年代中期至后期让人类登上火星。但在现实中,这个是很困难的,因为有许多障碍需要克服。最大的问题之一是太空辐射。那么,太空和火星上的辐射到底有多严重?

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太空辐射有很多种类型,可以从人体上剥离原子,改变你的DNA,并给你急性的辐射类型的疾病,甚至导致死亡。太阳会发出许多不同频率的光,并有太阳风的稳定外流产生,这是高能量的质子、电子和α粒子或者说亚原子粒子。这些粒子和波长对人类来说是危险的。太阳表面发生的事件称为太阳耀斑和日冕物质抛射,通过多种因素的结合,太阳向太空喷射出数十亿吨高能粒子。如果日冕物质抛射的目标是一个没有多少保护的太空人,这将使他们病得很严重。然而,这并不是科学家们试图克服太空辐射的最大障碍。

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有些粒子在太空中疾驰,它们的速度甚至比太阳喷射出的粒子还要快,这就是我们所知的银河宇宙射线。这些粒子是从数百万年前发生的极高能量事件中喷射出来的,它们的范围从氢原子一直到像铀这样的重元素,它们的电子被剥离了,只剩下原子核。这些粒子已经被加速到接近光速,它们可以毫无阻碍地穿过宇宙飞船。它们穿过的任何原子都会被电离。

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在地球上,我们有许多天然的保护,使我们免受所有这些辐射。地球的磁场是一个,它将日冕物质抛射(CME)和一些银河宇宙辐射偏转到地球的两极,撞击地球的电离层,产生美丽的极光。这个磁场也保护了地球的大气层不会被太阳的太阳风刮走。正是这种大气层保护我们免受穿过磁场的任何银河宇宙辐射,因为这些粒子在到达地面之前会撞击大气中的粒子。那么,科学家们如何保护地球磁层和大气层之外的太空人呢?要克服的第一个障碍是前往火星的旅程。

太空人从地球到达火星至少需要100天,这意味着他们将长期暴露在太空辐射中。幸运的是,来自太阳耀斑和日冕物质抛射的粒子几乎都能被太空飞行器的结构所屏蔽。然而,高能波和银河宇宙辐射可以穿过太空飞行器。最近对火星的漫游者任务测量了太空人在途中吸收的辐射量,大约为0.66希沃特(sievert),相当于每4-5天做一次全身CAT扫描。相比之下,在地球上,我们在相同的时间内吸收0.00 25希沃特。

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火星不像地球上的任何地方,火星没有磁层,大气层也非常稀薄,这意味着火星表面的保护是最小的。据估计,火星表面每天受到的辐射量为0.64希沃特,刚刚超过美国国家航空航天局(NASA)可接受的辐射上限。

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一种想法是,早期的任务是前往火星,利用火星风化层和3D打印技术建造一个基地,为未来的载人飞行做准备。在未来的定居点上方拥有大量的火星地面将保护居住者免受辐射,尤其是危险的日冕物质抛射。因此,虽然我们可能还有很多测试要做,但在空间辐射方面似乎确实有一些解决办法。这些想法都实现后,或许太空辐射可以保持在足够低的水平,以允许人类在地球磁层之外进行更长期的探索。