Hvordan NASAs Curiosity-rover gør Mars mere sikker for astronauter

Kunne lavarør, huler eller underjordiske levesteder tilbyde et sikkert tilflugtssted for fremtidige astronauter på Mars? Forskere med NASAs Curiosity Mars rover-team hjælper med at udforske spørgsmål som det med Radiation Assessment Detector eller RAD.

I modsætning til Jorden har Mars ikke et magnetfelt til at beskytte den mod de højenergipartikler, der suser rundt i rummet. Denne stråling kan forårsage ødelæggelse af menneskers sundhed, og den kan alvorligt kompromittere de livsunderstøttende systemer, som Mars-astronauterne også vil være afhængige af.

Baseret på data fra Curiosity's RAD finder forskere ud af, at brug af naturlige materialer som klippen og sedimentet på Mars kan tilbyde en vis beskyttelse mod denne evigt tilstedeværende rumstråling. I et papir offentliggjort i sommer i JGR Planets beskrev de, hvordan Curiosity forblev parkeret mod en klippe på et sted kaldet "Murray Buttes" fra 9. til 21. september 2016.

Mens der var der, målte RAD et fald på 4% i den samlede stråling. Mere væsentligt registrerede instrumentet et fald på 7,5 % i neutral partikelstråling, inklusive neutroner, der kan trænge ind i klippe og er særligt skadelige for menneskers sundhed. Disse tal er statistisk høje nok til at vise, at det skyldtes Curiositys placering ved foden af ​​klippen snarere end normale ændringer i baggrundsstrålingen.

"Vi har ventet længe på de rette betingelser for at få disse resultater, som er kritiske for at sikre nøjagtigheden af ​​vores computermodeller," sagde Bent Ehresmann fra Southwest Research Institute, hovedforfatter til det nylige papir. "Hos Murray Buttes havde vi endelig disse forhold og data til at analysere denne effekt. Vi leder nu efter andre steder, hvor RAD kan gentage denne slags målinger."

En rumvejrpost på Mars

Det meste af den stråling, der måles af RAD, kommer fra galaktiske kosmiske stråler - partikler udstødt af eksploderende stjerner og sendt flipperkast gennem universet. Dette danner et tæppe af "baggrundsstråling", der kan udgøre sundhedsrisici for mennesker.

Langt mere intens stråling kommer sporadisk fra Solen i form af solstorme, der kaster massive buer af ioniseret gas ud i det interplanetariske rum.

"Disse strukturer vrider sig i rummet og danner nogle gange komplekse croissantformede fluxrør, der er større end Jorden, og driver chokbølger, der effektivt kan aktivere partikler," sagde Jingnan Guo, der ledede en undersøgelse, offentliggjort i september i The Astronomy and Astrophysics Review , og analyserede ni års RAD-data, mens hun var på det tyske Christian Albrecht Universitet.

"Kosmiske stråler, solstråling, solstorme - de er alle komponenter i rumvejr, og RAD er faktisk en rumvejrs forpost på Mars overflade," siger Don Hassler fra Southwest Research Institute, hovedforsker af RAD-instrumentet.

Solstorme forekommer med varierende hyppighed baseret på 11-årige cyklusser, hvor visse cyklusser bærer hyppigere og mere energiske storme end andre. Modsat kan de perioder, hvor solaktiviteten er på sit højeste, være det sikreste tidspunkt for fremtidige astronauter på Mars:Den øgede solaktivitet beskytter den røde planet mod kosmiske stråler med så meget som 30 til 50 % sammenlignet med perioder, hvor solaktiviteten er lavere .

"Det er en afvejning," sagde Guo. "Disse højintensive perioder reducerer én kilde til stråling:den allestedsnærværende, højenergiske kosmiske strålebaggrundsstråling omkring Mars. Men samtidig bliver astronauterne nødt til at kæmpe med intermitterende, mere intens stråling fra solstorme."

"Observationerne fra RAD er nøglen til at udvikle evnen til at forudsige og måle rumvejr, Solens indflydelse på Jorden og andre solsystemlegemer," sagde Jim Spann, rumvejrleder for NASA's Heliophysics Division. "Da NASA planlægger eventuelle menneskelige rejser til Mars, fungerer RAD som en forpost og en del af Heliophysics System Observatory - en flåde på 27 missioner, der undersøger Solen og dens indflydelse på rummet - hvis forskning understøtter vores forståelse af og udforskning af rummet. "

RAD har målt virkningen af ​​mere end et dusin solstorme til dato (fem, mens de rejste til Mars i 2012), selvom de sidste ni år har markeret en særlig svag periode med solaktivitet.

Forskere er lige nu begyndt at se aktivitet stige, efterhånden som solen kommer ud af sin dvale og bliver mere aktiv. Faktisk observerede RAD beviser for den første X-klasse-udbrud i den nye solcyklus den 28. oktober 2021. X-klasse-udbrud er den mest intense kategori af soludbrud, hvoraf den største kan føre til strømafbrydelser og kommunikationsstop på jorden.

"Dette er en spændende tid for os, fordi et af de vigtige mål med RAD er at karakterisere ekstremerne af rumvejr. Begivenheder såsom soludbrud og storme er en type rumvejr, der sker hyppigst under øget solaktivitet - tiden vi nærmer os nu," sagde Ehresmann. Flere observationer er nødvendige for at vurdere, hvor farlig en virkelig kraftig solstorm ville være for mennesker på Mars-overfladen.

RAD's resultater vil føre til, at en meget større mængde data bliver kompileret til fremtidige bemandede missioner. Faktisk udstyrede NASA endda Curiositys modstykke, Perseverance-roveren, med prøver af rumdragtsmaterialer for at vurdere, hvordan de holder sig til stråling over tid.