Hvad gøres der for at beskytte astronauter mod stråling i det dybe rum?

I 1982 udgav forfatteren James Michener sin vidtstrakte roman "Space". I den beskriver han en fiktiv Apollo 18-mission til månen. Mens astronauterne er på overfladen, udløser solen en enorm storm, der fanger dem uden for deres beskyttende kapsel. De to mænd bliver sprængt af dødelige mængder af stråling, før de kan komme i sikkerhed.

Det lykkes dem at komme tilbage til deres lander, men er så syge, at de ikke kan flyve tilbage for at slutte sig til deres tredje besætningskammerat i det kredsende månekommandomodul. De ender med at styrte tilbage til overfladen og dø. Hvor uhyggeligt dette end lyder, udgør en strålingsbegivenhed som den i "Rummet" en meget reel udfordring for rumforskere. Og det er denne slags scenarier, som planlæggere af månemissioner ønsker at undgå. I dag arbejder de på måder at mindske eksponeringen på, og hvis astronauter får en dosis stråling, finder de medicinske metoder til at behandle dem.

Rumvejr og stråling

Soludbrud sender energiske partikler vores vej via solvinden hver dag. De forårsager rumvejr, som forstyrrer kommunikationssystemer mellem Jorden og de mange missioner i rummet (inklusive ISS). Det kan også alvorligt forstyrre systemer her på Jorden. Rumvejr (og de solstorme, der forårsager det) intensiveres, når solen er mere aktiv, i en periode kaldet solmaksimum.

Solstorme kan variere fra milde udbrud til betydelige solenergipartikelhændelser, som kan være dødelige for mennesker i rummet. De sker, når protonfyldt materiale bryder ud fra solen, generelt forbundet med store soludbrud og koronale masseudslyngninger (CME'er). Partiklerne bliver accelereret af flares og CME'er, og det er det, der gør dem så dødelige. For astronauter i rummet er den bedste beskyttelse at være bag beskyttende vægge i deres kapsler og levesteder. Men hvis det viser sig, at folk på en mission er udsat for stråling, er det vigtigt at have medicinske procedurer for at hjælpe astronauter med at komme sig.

Det er værd at huske, at der har været mindst ét ​​"nærkald" med måneforskere og potentiel solaktivitet. I 1972 bragede solstorme ud forbi Jorden og månen. De forstyrrede satellitkommunikation såvel som jordbaserede kommunikationssystemer på Jorden. Heldigvis blev ingen Apollo-missioner påvirket, selvom stormene opstod mellem Apollo 16 og 17-missionerne. Havde de sprængt ud under disse missioner, ville det være gået dårligt for astronauterne, som ville have siddet ænder enten på vej til månen eller mens de var på overfladen.

Artemis 1's strålingsundersøgelser

Heldigvis er der en mission om at studere strålingsmiljøet hinsides Jorden:Artemis 1. Det er vigtigt i denne tid, når vi går ind i solmaksimum. Når det flyver, vil stråling og medicinsk forskning være et hovedfokus for den mission. Orion-kapslen har strålingsmonitorer fra NASA og ESA om bord sammen med specialiserede testmannequiner. Der findes også CubeSats med eksperimenter (såsom genetisk modificeret gær, der står for menneskets reaktioner på stråling). Disse blev alle designet til at studere det strålingsmiljø, astronauter vil møde på vej til månen.

Orion har naturligvis strålingsafskærmning for at beskytte mennesker og teknologi. Fremtidige fartøjer som SpaceX's Human Landing System vil være godt afskærmet for at beskytte astronauter på vej til månen og tilbage til den planlagte Lunar Gateway. I tilfælde af en meget kraftig storm kan astronauter gemme sig i shelter ombord, indtil det er sikkert. Det var, hvad ISS-mandskab gjorde, da solen slap et særligt voldsomt udbrud i september 2017.

Strålingsfarer ud over Jorden

Det er dog værd at huske, at ISS er inden for den beskyttende boble i Jordens magnetosfære. Astronauter, der begiver sig uden for magnetosfæren i Orion eller andre rumfartøjer, vil være i fare. Det samme vil mennesker, der bor og arbejder på månen. Der er ingen sådan magnetosfærisk beskyttelse tilgængelig "derude." I en stærk solstorm vil mennesker i rummet meget hurtigt blive sprængt med dødelige mængder stråling.

"At forlade magnetosfæren er som at forlade en sikker havn og vove sig ud i det åbne hav," sagde Melanie Heil, segmentkoordinator for European Space Agency's Space Weather Office. "Strålingseksponering for astronauter på månen kan være en størrelsesorden højere end på rumstationen og flere størrelsesordener højere end på jordens overflade. Fremtidige astronauter vil stå over for højere risici fra solpartikelhændelser:det er meget vigtigt, at vi studerer strålingsmiljø ud over magnetosfæren og forbedre vores evne til at forudsige og forberede sig på solstorme."

ESA arbejder på sin side på projektet European Radiation Sensor Array (ERSA). Det er en række sensorer, der giver strålingsovervågning i realtid om bord på den fremtidige bemandede måne Gateway-rumstation. Idéen er at få målinger fra både inde og ude af besætningskapsler og habitater for at forstå strålingsrisici og lækager. Det er også muligt at inkludere strålingssensorer på ubemandede månekredsløb såsom Lunar Pathfinder. En anden mulighed er at sætte sensorer på fremtidige månens telekommunikationssatellitter.

Forudsigelse af solaktivitet

Ud over at beskytte vores astronauter og måneforskere, er det vigtigt at udforske strålingsmiljøet mellem Jorden og månen, som Artemis vil gøre. Men vi har brug for mere information om selve soludbruddene. Mens astronomer ved meget om solaktivitet, har vi stadig brug for et solidt "early warning system" til solstorme. Det kunne hjælpe med at advare astronauter og måneforskere i tide til at træffe sikkerhedsforanstaltninger.

Det er målet for rumvejrforskere over hele verden. Tidlig observation af aktive områder på solskiven er et hovedmål for ESA's 2029 Vigil-mission. Det vil give forhåndsadvarsler for potentielt farlige rumvejrhændelser, der kan bringe astronauter og opdagelsesrejsende i fare. Andre missioner, såsom SOHO, STEREO, Solar Dynamics Observatory og Parker Solar Probe, giver værdifulde langsigtede data om solens aktivitet. + Udforsk yderligere

Beskyttelse af Artemis og måneforskere mod rumstråling