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搭載中國嫦娥四號探測器登陸月球的德國小型儀器首次測量了月球表面存在的太空輻射

搭載中國嫦娥四號探測器登陸月球的德國小型儀器首次測量了月球表面存在的太空輻射

搭載中國嫦娥四號探測器登陸月球的德國小型儀器首次測量了月球表面存在的太空輻射

搭載中國嫦娥四號探測器登陸月球的德國小型儀器首次測量了月球表面存在的太空輻射

(神秘的地球uux.cn報道)據cnBeta:外媒報道,搭載中國嫦娥四號探測器登陸月球的一個德國小型儀器首次測量了月球表面存在的太空輻射。這些發現來自德國航空太空中心,該中心報告說,如果沒有足夠的保護,人體在任何長時間內都難以應對這種表面輻射。根據測量結果,與在地面上相比,月球表面的宇宙輻射要大200倍左右。

嫦娥四號探測器于2019年1月抵達月球表面,搭載了來自德國的月表中子及輻射劑量探測儀 (LND)等。在抵達后的幾個月里,LND對月球表面發現的空間輻射進行了測量,提供了前所未有的數據,這些數據對未來的月球任務--特別是那些需要在天體上長時間停留的任務--至關重要。

當然,空間輻射對人體來說是一個重大的風險,因為人體沒有能力處理暴露于這種水平的輻射。這對計劃將宇航員送往月球進行長期探索任務的空間機構和私營公司來說是一個大問題,因為這種任務可能會使他們面臨更大的患癌癥和其他與輻射照射有關的疾病的風險。

為了給測量結果提供一個參考框架,德國航空太空中心醫學研究所的Thomas Berger博士說:

我們所測得的輻射照射是對宇航服內輻射的良好測量。測量得出的等效劑量率-單位時間內的生物加權輻射劑量- 約為每小時60微西弗。比較一下:從法蘭克福到紐約的長途飛行,劑量率大約為其1/5到1/10,在地面上則是1/200。因此,在月球上長時間停留,對人體的負擔很重。

未來月球任務的關鍵是,月球沒有大氣層和磁場,這意味著月球會受到大量的空間輻射。有了這些數據,空間機構將能夠利用計算機模型來確定任何特定任務概念可能受到的輻射,幫助專家開發合適的防護設備,以保障宇航員的健康。

相關報道:新研究揭示月球表面的輻射有多強

(神秘的地球uux.cn報道)據cnBeta:外媒BGR報道,研究人員已經確定,由于多種因素的綜合作用,月球表面具有很強的輻射。月球表面的輻射大約是國際空間站的2至3倍,是地球表面的200倍。這些數據是由在月球背面著陸的中國嫦娥四號任務收集的。

美國宇航局和世界各地的其他航天機構都計劃盡快將人類送上月球,但安全問題,必須一如既往地高度重視。我們已經知道太空中的輻射是一個嚴重的問題,但新的數據揭示了月球表面的放射性有多強。

正如研究人員在《科學進展》雜志上的一篇新論文中報告的那樣,月球表面的輻射水平是國際空間站的2至3倍,與地球表面相比,月球表面的輻射水平已經很高了。

這些數據是中國嫦娥四號任務收集到的,該任務向月球背面發射了一個著陸器和月球車,歷史上首次完成了遠端軟著陸。那次任務不僅完成了中國航天計劃的多項“第一次”,也完成了整個人類的“第一次”,還獲取了月球表面的輻射量。

關于在月球上建立臨時甚至可能是永久性的建筑,以方便科學的持續發展,已經有很多人在討論。現在,還沒有在月球上建立定居點的具體計劃,但人們真的不知道未來會怎樣。現在,通過對月球表面輻射的精確測量,科學家們對太空旅行者到達月球后需要準備的東西有了更好的認識。

輻射是一個相當大的問題。我們已經知道,輻射會大幅增加癌癥風險,而前往火星等地的長途太空飛行將使旅行者面臨嚴重的風險,只是因為身處太空而不是在地球泡沫的保護之下。在月球上停留的風險,似乎更大,這可能會使任何長期停留在月球表面的計劃變得復雜。

與地球相比,前往月球的宇航員將不得不忍受高達200倍于地球上的輻射。即使是短期停留,這也是非常重要的,而且這也是一個沒有被很好計算的因素。輻射來自宇宙射線和太陽輻射等形式的太空輻射,以及這些輻射與月球表面的相互作用。

相關報道:宇航員在月球上會遭受多少輻射?

(神秘的地球uux.cn報道)據新浪科技:科學家對宇航員在月球上所受到的輻射劑量已經有了相當準確的估計,但這一結果可能還不足以阻止人類再次登上月球展開探索。通過一項新研究,我們終于知道了未來的月球漫步者將會面臨什么樣的輻射環境。宇航員在月球表面蹦蹦跳跳時,每小時將吸收約60微西弗的輻射,這比在跨大西洋客機上的輻射劑量高5到10倍,約是我們在地球表面上所受到輻射劑量的200倍。

換言之,宇航員在月球上的長期停留將使其身體暴露在高劑量的輻射下。盡管這些數值確實很高,但對于未來的登月任務而言,可能還不足以成為主要的妨礙因素。

先進著陸器的開拓性結果

科學家很早就知道,月球上的輻射水平相對較高,因為那里沒有大氣層或磁場作為保護(幸運的是,地球擁有這兩種屏障,保護著生命免受有害輻射的威脅)。但是,多年來的研究表明,精確的月球輻射數值很難確定。

例如,美國國家航空航天局(NASA)局的阿波羅號宇航員在1969年至1972年間登上月球時,所用的輻射計記錄的是任務期間累積的總輻射劑量,而不是月球表面輻射水平的詳細情況。新的研究使科學家有了更詳細的認識。

這些數據是由德國制造的“月球著陸器中子及輻射劑量探測儀”(Lunar Lander Neutron and Dosimetry,簡稱LND)提供的,而搭載該儀器的正是中國的嫦娥四號登月任務。2019年1月,嫦娥四號在月球未被探測的背面首次實現了軟著陸,創造了歷史。

嫦娥4號由名為“玉兔2號”的月球車和著陸器組成,目前二者仍在運行中,LND是著陸器科學有效載荷的一部分,其所處位置得到了部分防護,可以“很好地顯示太空服內的輻射情況”。

LND的數據顯示,像銀河宇宙射線(galactic cosmic rays,簡稱GCRs)這樣的高能帶電粒子,在月球表面每小時60微西弗的總劑量中約占75%,這些粒子被遙遠的超新星爆發加速到極高的速度。

根據9月25日在線發表在《科學-進展》(Science Advances)雜志上的這項新研究,月球上的銀河宇宙射線輻射量比國際空間站上的宇航員所受到的要高出2.6倍(空間站在地球大氣層上空運行時,會受到地球磁場的保護)。

不會妨礙阿爾忒彌斯計劃

美國國家航空航天局(NASA)正致力于在2024年將宇航員送上月球,并通過名為“阿爾忒彌斯”(Artemis)的太空探索計劃,于這個十年內在月球及其周圍建立一個人類可持續存在的空間站。NASA官員表示,在阿爾忒彌斯計劃中獲得的經驗也將有助于為載人登陸火星鋪平道路,而按照NASA的設想,載人登陸火星將在本世紀30年代實現。

一份對NASA的輻射暴露要求的解讀顯示,最新報告的這些數據并不會影響阿爾忒彌斯計劃。NASA的要求規定,任何宇航員接受的職業輻射劑量都不能導致其終生癌癥死亡風險增加3%以上。造成這種危險的總當量劑量除其他因素外,還取決于宇航員的性別,以及開始接受輻射時的年齡。

女性和年輕宇航員面臨的風險更大。例如,一名25歲就開始航天生涯的女宇航員的職業暴露上限為100萬微西弗,而55歲就開始飛行的男性的職業暴露上限是這個上限的四倍。不過,在每小時60微西弗的情況下,這位25歲的女宇航員可以用將近700天的時間探索月球表面,才會超過她的壽命暴露極限(這一計算并不包括她往返月球的時間)。

該研究的作者表示,LND測量的銀河宇宙射線數值可能高于在月球表面漫步的宇航員經歷的任何輻射暴露,因為這些數據是在太陽的11年活動周期中不活躍的時期收集的,相對而言,更多的銀河宇宙射線能夠掠過日球層、帶電粒子泡和太陽自身周圍的磁場。

然而,這一切并不意味著在阿爾忒彌斯計劃中,宇航員的登月時限只有兩年;為了安全起見,NASA無疑希望宇航員的輻射暴露隨時間“攤平”。例如,對于在國際空間站上飛行的NASA宇航員,其每年的輻射量均不能超過50000微西弗。

另一方面,NASA可能也會盡力將阿爾忒彌斯計劃宇航員所經歷的輻射風險降到最低,尤其是那些在月球表面執行任務及繞月飛行的宇航員。

“在時間更長的登月任務中,宇航員必須保護自己免受(輻射暴露),他們可以用一層厚厚月球巖石蓋住居住地,”研究作者之一、德國基爾大學的羅伯特·維默爾-施魏因格魯伯(Robert Wimmer-Schweingruber)說,“這可以降低在月球上長時間生活而導致的癌癥和其他疾病的風險。”維默爾-施魏因格魯伯的團隊建造了LND。

這些措施也將有助于防范零星但有潛在危險的太陽爆發,即所謂的太陽質子事件(solar particle events,簡稱SPEs)。在這項新研究的覆蓋范圍內,LND沒有發現任何太陽質子事件,但未來的月球探險者很可能會遭遇這些高能粒子。




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