Почему космическая радиация не убила астронавтов при полете на Луну
50 лет назад один человек совершил маленький шажок, который оказался большим шагом для всего человечества. Мы говорим, как вы поняли, о знаменитой высадке американских астронавтов на Луну. И в последнее время споры вокруг той миссии (как и самой программы «Аполлон») разгорелись с новой силой. Причем речь идет не о том, что «высадки не было и все было снято в павильоне». Новые аргументы говорят нам, что во время миссии на Луну астронавты должны были получить огромную дозу космической радиации, которую невозможно пережить. Но так ли это?
Что такое космическая радиация
Никто не собирается оспаривать факт того, что космическая радиация действительно существует и то, что воздействие ее на живые организмы очень сложно назвать положительным. Сам термин «космическая радиация» довольно обширен и используется для описания энергии, которая излучается в виде электромагнитных волн и/или других частиц, испускаемых небесными телами. При этом не все они являются опасными для человека. Например, люди могут воспринимать некоторые формы электромагнитного излучения: видимый свет можно (простите за тавтологию) увидеть, а инфракрасное излучение (тепло) можно почувствовать.
Между тем, другие разновидности излучения, такие как радиоволны, рентгеновские и гамма-лучи требуют специального оборудования для наблюдения. Самым опасным является ионизирующее излучение и именно его воздействие в большинстве случаев и называют той самой космической радиацией.
Откуда берется космическая радиация
В космосе существует несколько источников ионизирующего излучения. Солнце непрерывно испускает электромагнитное излучение на всех длинах волн. Иногда огромные взрывы на солнечной поверхности, известные как вспышки на Солнце, высвобождают в космос огромное количество рентгеновских и гамма-лучей. Эти явления как раз и могут представлять опасность для астронавтов и оборудования космических аппаратов. Также опасная радиация может исходить из-за пределов нашей Солнечной системы, но на Земле мы защищены от большей части этого ионизирующего излучения. Сильное магнитное поле Земли формирует магнитосферу (грубо говоря, защитный пузырь), который действует как своего рода «щит», блокирующий большую часть опасного излучения.
При этом космическая радиация «не улетает» обратно в космос. Она накапливается вокруг нашей планеты, формируя, так называемые, Пояса Ван Аллена (или радиационные пояса).
Как NASA решило проблему организации полета на Луну
Короткий ответ — никак. Дело в том, что для того, чтобы добраться до Луны, космический аппарат должен двигаться максимально быстро и по кратчайшему расстоянию. Для «облета и маневрирования» не хватило бы ни времени, ни запаса горючего. Таким образом, участники программы должны были пересечь как внешний, так и внутренний радиационный пояса.
NASA знало о проблеме и поэтому им нужно было что-то делать с обшивкой корабля для астронавтов. Обшивка должна была быть тонкой и легкой для обеспечения защиты. Нельзя было слишком «утяжелять» ее. Поэтому минимальная защита от облучения при помощи металлических пластин была добавлена в конструкцию. Более того, теоретические модели радиационных поясов, разработанные в преддверии полетов «Аполлона», показали, что прохождение через них не будет представлять существенной угрозы для здоровья космонавтов.
Но это еще не все. Чтобы добраться до Луны и благополучно вернуться домой, астронавты «Аполлона» должны были не только пересечь пояса Ван Аллена, но и огромное расстояние между Землей и Луной. По времени полет занимал около трех дней в каждую сторону. Участники миссии также должны были безопасно работать на орбите вокруг Луны и на лунной поверхности. Во время миссий «Аполлон» космический аппарат большую часть времени находился за пределами защитной магнитосферы Земли. Таким образом, экипажи «Аполлонов» были уязвимы для солнечных вспышек и для потока радиационных лучей из-за пределов нашей Солнечной системы.
Почему астронавты остались живы?
Можно сказать, что NASA повезло, ведь время миссии совпало с, так называемым, «солнечным циклом». Это период роста и спада активности, который происходит примерно каждые 11 лет. На момент запуска аппаратов как раз пришелся период спада. Однако если бы космическое агентство затянуло программу, то все могло бы закончится иначе. Например, в августе 1972 года, между возвращением на Землю «Аполлона-16» и запуском «Аполлона-17» начался период роста солнечной активности. И если бы в это время астронавты находились бы на пути к Луне, они получили бы огромную дозу космического излучения. Но этого, к счастью, не произошло.
Обсудить эту и другие новости вы можете в нашем чате в Телеграм.
Источник
Магнитное поле древней Луны защитило молодую Землю от Солнца
Магнитное поле молодой Луны могло служить дополнительным барьером, который защищал атмосферу Земли от сдувания солнечным ветром. К такому выводу пришли ученые из NASA, которые провели компьютерное моделирование взаимодействия магнитосфер Земли и Луны. Статья опубликована в журнале Science Advances .
Обитаемость планет зависит от многих факторов, в том числе и от наличия постоянного и достаточно сильного магнитного поля. Оно генерируется благодаря движению жидкости в раскаленном ядре планеты (это называют динамо-эффектом) и помогает удерживать атмосферу от убегания в космос под воздействием потока заряженных частиц, идущего от звезд.
Современные исследования говорят о том, что магнитное поле Земли существовало, как минимум, 3,5 миллиарда лет назад, а более смелые оценки допускают, что и 4,2 миллиарда лет назад. Однако, как показывают модели, оно было примерно вполовину слабее современного, а о его поведении в прошлом известно мало. При этом молодое Солнце, несмотря на меньшую яркость, должно было переживать достаточно мощные вспышки, которые могли бы разрушить газовую оболочку нашей планеты. Тем не менее, даже в этих условиях Земля смогла сохранить атмосферу.
Помочь в этом ей могло магнитное поле Луны, считают Джеймс Грин (James Green) из NASA и его коллеги. Сегодня у Луны нет дипольного поля, но так было не всегда. Долгое время его недра оставались горячими, что позволяло возникать динамо-эффекту, и следы этого процесса сохранились в образцах местных пород. По оценкам, в период между 4,25 и 3,5 миллиарда лет назад индукция магнитного поля Луны колебалась от 20 до 100 микротесла, а 3,2 миллиарда лет назад это значение упало до 5 микротесла.
Кроме того, в прошлом Луна находилась намного ближе к Земле, всего в 130 тысячах километров (для сравнения, сегодня расстояние составляет 385 тысяч километров), что позволяло магнитным полям двух небесных тел взаимодействовать. В новой работе ученые рассмотрели, каким именно могло быть это взаимодействие и как оно влияло на Землю, и провели моделирование взаимодействия магнитосферы Земли и Луны.
Взаимодействие магнитных полей Луны и Земли
Источник
Раньше у Земли и Луны был общий магнитный щит. Это спасло планету от Солнца
Четыре с половиной миллиарда лет назад поверхность Земли представляла собой недружелюбное для жизни горячее месиво. Задолго до ее появления, температура на планете была палящей, а воздух — токсичным. К тому же, в то время Солнце бомбардировало Землю сильными выбросами радиации, атакуя планету выбросами корональной массы и поток заряженных частиц (солнечным ветром). Тогда планета была непригодной для жизни. Но, возможно, у Земли был неподалеку «щит», который помог планете сохранить ее атмосферу и, в конечном итоге, не только развить жизнь, но и подходящие условия для нее. Последнее исследование НАСА, опубликованное в журнале Science Advances, говорит о том, что этим «щитом» была Луна.
«Похоже, что Луна представляет собой существенный защитный барьер от солнечного ветра для Земли, который имел решающее значение для способности Земли поддерживать свою атмосферу в это время», — объясняет Джим Грин, главный научный сотрудник НАСА и ведущий автор нового исследования. «Мы с нетерпением ждем подтверждения своих выводов, когда НАСА отправит астронавтов на Луну с помощью программы Artemis, которая доставит на Землю критически важные образцы Южного полюса Луны».
Согласно ведущим теориям, Луна сформировалась 4,5 миллиарда лет назад, когда объект размером с Марс под названием Тейя врезался в протоземлю. Тогда нашей планете было менее 100 миллионов лет. Обломки столкновения образовали Луну, а другие остатки воссоединились с Землей. Из-за силы тяжести присутствие Луны стабилизировало ось вращения Земли. В то время Земля вращалась намного быстрее, один день длился всего 5 часов.
И в первые дни Луна была намного ближе к Земле. Сейчас она удаляется от Земли со скоростью 3,81 см в год. Четыре миллиарда лет назад Луна была в три раза ближе к Земле, чем сегодня — примерно в 129 000 км по сравнению с нынешними 383 км.
Раньше ученые полагали, что у Луны никогда не было длительного глобального магнитного поля из-за малых размеров ее ядра. Однако давно известно о магнитном поле Земли, которое создает красиво окрашенные полярные сияния в Арктике и Антарктике. Движение жидкого (из-за тепла, оставшегося от образования Земли) железа и никеля глубоко внутри планеты генерирует магнитные поля, которые составляют защитный пузырь, окружающий ее — магнитосферу.
Когда у Луны было магнитное поле, она была бы защищена от приходящего солнечного ветра, как показано на этой иллюстрации.
Но благодаря исследованиям образцов лунной поверхности из миссий «Аполлон» ученые выяснили, что на Луне когда-то тоже была магнитосфера. Свидетельства продолжают накапливаться после изучения образцов, которые были запечатаны в течение десятилетий и недавно проанализированы с помощью современных технологий.
Как и на Земле, тепло от образования Луны могло удерживать железо внутри, хотя и не так долго из-за его размера.
«Это как печь торт: вы достаете его из духовки, а он все еще остывает», — объясняет Грин. «Чем больше масса, тем больше времени требуется, чтобы остыть».
Новое исследование моделирует поведение магнитных полей Земли и Луны около 4 миллиардов лет назад. Ученые создали компьютерную модель, чтобы посмотреть на поведение магнитных полей в двух положениях на их соответствующих орбитах.
Исследователи заявили, что в определенное время магнитосфера Луны могла служить бы барьером для резкого солнечного излучения, падающего на систему Земля-Луна. Согласно модели, магнитосферы Луны и Земли были магнитно связаны в полярных регионах каждого объекта. Что важно для эволюции Земли, высокоэнергетические частицы солнечного ветра не могли полностью проникнуть через связанное магнитное поле и отделить атмосферу.
Ученые подсчитали, что эта ситуация с общим магнитным полем, когда магнитосферы Земли и Луны соединены, могла сохраняться от 4,1 до 3,5 миллиардов лет назад.
Со временем, когда внутренняя часть Луны остыла, наш ближайший сосед потерял свою магнитосферу, а в конечном итоге и атмосферу.
Если наша Луна сыграла роль в защите Земли от вредного излучения в критически раннее время, то аналогичным образом и другие луны вокруг земных экзопланет в галактике могут помогать сохранить атмосферу для своих планет и даже способствовать ее обитаемости условия, говорят ученые.
Источник
Сложные отношения: Луна, солнечный ветер и магнитосфера Земли
Солнце не только источник тепла и света. Излучение звезды содержит ионизирующие гамма-лучи, а также быстрые заряженные частицы, которые разрушают материю. Во время вспышек солнечной активности потоки ионизирующих частиц «сдувает» в космос, и мощные порывы солнечного ветра с бешеной скоростью летят в сторону Земли.
Поверхность планеты и все живое на ней защищены от вредного воздействия солнечного ветра магнитосферой — магнитным полем Земли, которое отклоняет заряженные частицы. Когда планета находится между Солнцем и Луной, наш естественный спутник попадает в хвост магнитосферы Земли, и солнечная радиация минует лунную поверхность. Это случается во время полнолуния и длится примерно четверть земных суток.
Знания об уровне солнечной радиации на поверхности Луны крайне важны, ведь космические агентства готовятся к экспедициям на спутник Земли с участием астронавтов. Среди дерзких планов ученых — строительство ускорителя частиц на лунной поверхности. Обслуживание подобной установки потребует постоянного присутствия людей, которых нужно защитить от воздействия солнечных ветров.
Ранее ученые обнаружили, что на расстоянии 1,3 миллиона километров от Земли солнечный ветер может вызвать колебания хвоста магнитосферы. Расстояние от Земли до Луны примерно в 3 раза меньше, однако новое исследование, опубликованное в Geophysical Research: Space Physics, показало, что некоторые солнечные вспышки могут влиять на магнитосферу и на этих дистанциях.
Источник
Открытие НАСА: Луна могла когда-то защищать Землю от солнечных лучей | Наука | Новости
Как следует из названия, астероиды и большие космические камни летали по всей Солнечной системе, врезаясь в нашу планету и другие небесные тела в нашем галактическом районе.
Чтобы убедиться, что Солнечная система была невероятно смертоносной, Солнце также переживало годы своего становления, регулярно выпуская смертоносные солнечные вспышки.
Однако новое исследование показало, что недавно сформированная Луна могла защитить Землю — у которой в то время не было атмосферы — от смертельных солнечных вспышек, согласно новому исследованию НАСА.
Джим Грин, главный научный сотрудник НАСА и ведущий автор нового исследования, сказал: «Луна, похоже, представляет собой существенный защитный барьер от солнечного ветра для Земли, что имело решающее значение для способности Земли поддерживать свою атмосферу в это время».
Гравитация новообразованной Луны помогла стабилизировать вращение Земли, которое на тот момент совершило полный оборот примерно за пять часов, замедлило его до 24 часов, которые мы знаем сегодня.
В результате ядро Земли стабилизировалось в липком центре, что позволило создать магнитосферу — слой атмосферы, который защищает нашу планету от солнечного излучения.
Кроме того, хотя ядро Луны сейчас безжизненно, но все больше данных свидетельствуют о том, что тогда оно было намного мягче, что также позволяло формировать магнитный щит.
Более того, Луна тогда была намного ближе к Земле, чем сегодня — в 80 000 миль по сравнению с нынешними 238 000 миль.
Это означает, что Земля могла быть защищена двумя магнитными полями, поскольку и Земля, и Луна могли соединиться на полюсах, что позволило создать дополнительный уровень защиты от опасных солнечных вспышек того времени.
Дэвид Дрейпер, заместитель главного научного сотрудника НАСА и соавтор исследования, сказал: «Понимание истории магнитного поля Луны помогает нам понять не только возможные ранние атмосферы, но и то, как развивались лунные недра.
«Это говорит нам о том, каким могло быть ядро Луны — вероятно, сочетанием жидкого и твердого металла в какой-то момент ее истории — и это очень важная часть головоломки для того, как Луна работает изнутри».
По словам представителей НАСА, которые считают предстоящие миссии на Луну прекрасной возможностью, необходимы дополнительные исследования для подтверждения теории.
Г-н Грин добавил: «Мы с нетерпением ждем продолжения этих открытий, когда НАСА отправит астронавтов на Луну с помощью программы Artemis, которая вернет критически важные образцы Южного полюса Луны».
Источник