Как защитить астронавтов от солнечной радиации: инновации в разработке защитных жилетов

NASA продолжает свои амбициозные планы по возвращению людей на Луну в рамках программы Artemis, которая стартовала более 50 лет спустя после последней миссии Apollo. Одной из ключевых задач программы является защита астронавтов от опасной солнечной радиации, особенно в условиях непредсказуемых солнечных бурь. В то время как покрытие всего космического корабля значительным слоем радиационной защиты остается непрактичным из-за ограничений по весу, использование защитных жилетов для астронавтов может стать эффективным решением.

Разработка жилета AstroRad

В рамках нового исследования ученые протестировали жилет AstroRad, разработанный израильским стартапом StemRad при поддержке Израильского космического агентства и аэрокосмической компании Lockheed Martin. Этот жилет предназначен для защиты астронавтов от солнечных частиц, выбрасываемых во время солнечных бурь. В ходе эксперимента использовались два сложных манекена, названных Хельга и Зохар, которые находились в космическом корабле Orion во время миссии Artemis I.

Проблемы радиации в космосе

Радиация в космосе является неизбежной, и даже одно значительное событие солнечных частиц может существенно увеличить риск радиационно-индуцированного рака у астронавтов. Орен Мильштейн, соавтор исследования и CEO StemRad, отметил, что личная защита может сыграть ключевую роль в будущих миссиях на Луну и Марс, значительно снижая риск для здоровья.

Преимущества и особенности жилета

В отличие от свинца, который хорошо блокирует рентгеновские и гамма-лучи, но менее эффективен против высокоэнергетических частиц, жилет AstroRad использует высокоплотный пластик, богатый водородом. Водород обладает высокой плотностью электронов на атом, что делает его эффективным барьером против входящих частиц. Кроме того, этот материал легче свинца, что упрощает движение астронавтов в скафандрах. Жилет весит около 26 килограммов и состоит из тысяч шестиугольных пластиковых стержней, собранных в гибкую конструкцию. Ученые выбрали жилет вместо полного скафандра, поскольку разные органы имеют различную чувствительность к радиации, и равномерная защита не является наиболее эффективным подходом.

Тестирование жилета на миссии Artemis I

Во время миссии Artemis I, которая проходила в конце 2022 года, манекены Хельга и Зохар были помещены в космический корабль Orion. Зохар был одет в жилет AstroRad, а Хельга — нет. Хотя во время миссии не было значительных солнечных выбросов, исследователи смогли оценить уровень радиации, с которым могли столкнуться астронавты, основываясь на данных о радиации в Ван Алленовском поясе. Анализ показал, что жилет AstroRad мог бы значительно снизить дозу радиации во время солнечных бурь, например, на 60% во время события в августе 1972 года. Это открытие превзошло первоначальные ожидания ученых, которые рассчитывали на 45% уменьшение.

Перспективы использования AstroRad

Жилет AstroRad не предназначен для постоянного ношения в течение всей миссии. Он разработан как экстренная мера для защиты во время солнечных бурь, и астронавты будут носить его только в условиях повышенной радиации. Тем не менее, жилет может оставаться на астронавте в течение многих часов, что позволяет выполнять критически важные задачи вне укрытия. Ученые также исследуют возможность производства радиационной защиты в космосе с использованием материалов, доступных на борту. В сотрудничестве с аэрокосмической компанией Redwire уже продемонстрировано, что компоненты AstroRad можно 3D-печатать из переработанного полиэтилена на Международной космической станции.

Заключение

Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, подчеркивает важность разработки эффективных средств защиты от радиации для будущих космических миссий. Жилет AstroRad может стать важным инструментом в обеспечении безопасности астронавтов, что позволит преодолеть одну из основных проблем, ограничивающих длительные исследования за пределами Земли.