Солнце может излучать вспышки энергичных частиц. Фото предоставлено: НАСА/SDO.
НАСА нацелилось на Луну. Они хотят отправить туда астронавтов к 2026 году и установить там долгосрочное присутствие к 2030 году. Но Луна не совсем пригодное для жизни место для людей.
Космические лучи от далеких звезд и галактик, а также энергичные солнечные частицы бомбардируют поверхность, и воздействие этих частиц может представлять опасность для здоровья человека.
И галактические космические лучи, и солнечные энергетические частицы являются частицами высокой энергии, которые движутся почти со скоростью света.
В то время как галактические космические лучи относительно равномерно доходят до Луны, частицы высокой энергии могут приходить от Солнца большими рывками. Эти частицы могут проникать в человеческую плоть и повышать риск развития рака.
Земля имеет магнитное поле, которое защищает ее от частиц высокой энергии из космоса. Луна, с другой стороны, не имеет магнитного поля, поэтому ее поверхность уязвима для бомбардировки этими частицами.
Во время крупного выброса солнечных частиц доза радиации, полученная астронавтом в скафандре, может в 1000 раз превышать дозу, полученную человеком на Земле. Это превысит рекомендуемую продолжительность жизни космонавта в десять раз.
Программа НАСА «Артемида», запущенная в 2017 году, предназначена для размещения людей на Луне впервые с 1972 года. Мои коллеги и я из Центра CLEAR Мичиганского университета, Центра прогнозирования All-Clear SEP, работаем над предсказанием этих выбросов частиц с Солнца. Предсказание этих событий может помочь защитить будущих членов экипажа «Артемиды».
11-летний солнечный цикл
Луна столкнется с опасными уровнями радиации в 2024 году, когда Солнце приближается к пику своего 11-летнего солнечного цикла. Этот цикл управляется магнитным полем Солнца, общая сила которого резко меняется каждые 11 лет. Когда Солнце приближается к своей максимальной активности, каждый год может происходить до 20 крупных событий с солнечными частицами высокой энергии.
И солнечные вспышки, которые представляют собой внезапные всплески электромагнитного излучения Солнца, и корональные выбросы массы, которые представляют собой большое количество вещества и магнитных полей, выбрасываемых Солнцем, могут производить частицы высокой энергии.
Ожидается, что Солнце достигнет своего солнечного максимума в 2026 году, в запланированную дату запуска миссии «Артемида III», которая высадит экипаж астронавтов на поверхность Луны.
Хотя исследователи могут отслеживать солнечный цикл и предсказывать тенденции, трудно точно предсказать, когда произойдет каждое событие с участием солнечных частиц высокой энергии и насколько оно будет интенсивным. Будущим астронавтам на Луне понадобится система предупреждения, которая более точно предскажет эти события до того, как они произойдут.
Прогнозирование солнечных событий
Магнитное поле Солнца невероятно сложное и может меняться на протяжении солнечного цикла. Слева магнитное поле имеет два полюса и выглядит относительно просто, но справа, позже в солнечном цикле, магнитное поле изменилось. Когда магнитное поле Солнца выглядит так, как показано на рисунке справа, солнечные вспышки и корональные выбросы массы происходят чаще. Изображение предоставлено: Центр космических полетов имени Годдарда НАСА / Бриджмен, CC BY
В 2023 году НАСА профинансировало пятилетний Центр передового опыта в области космической погоды под названием CLEAR, цель которого — прогнозировать вероятность и интенсивность событий, связанных с солнечными частицами.
В настоящее время метеорологи из Центра прогнозирования космической погоды Национального управления океанических и атмосферных исследований, который отслеживает солнечные явления, не могут выдать предупреждение о приближающемся событии высокоэнергетических солнечных частиц до тех пор, пока они фактически не обнаружат солнечную вспышку или выброс корональной массы. Они обнаруживают их, исследуя солнечную атмосферу и измеряя рентгеновские лучи, излучаемые Солнцем.
Как только метеоролог обнаруживает солнечную вспышку или выброс корональной массы, частицы высокой энергии обычно достигают Земли менее чем за час. Однако астронавтам на поверхности Луны потребуется больше времени, чтобы найти убежище. Моя команда в CLEAR хочет предсказать солнечные вспышки и корональные выбросы массы до того, как они произойдут.
Хотя ученые еще не до конца понимают причины этих солнечных событий, они знают, что магнитное поле Солнца является одной из основных движущих сил. В частности, они исследуют силу и сложность магнитного поля в определенных областях поверхности Солнца.
В Центре CLEAR мы будем следить за магнитным полем Солнца, используя измерения наземных и космических телескопов, и строить модели машинного обучения, которые предсказывают солнечные события – будем надеяться, более чем за 24 часа до их возникновения.
С помощью системы прогнозирования, разработанной в CLEAR, мы также надеемся, что сможем предсказать, когда поток частиц вернется на безопасный уровень. Это позволяет нам сообщать астронавтам, когда можно безопасно покинуть убежище и продолжить работу на лунной поверхности.
Информация от: Разговором
Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.
