Китайцы измерили уровень радиации на Луне. Что означают полученные результаты?

Учёные проанализировали уровень радиации в месте посадки китайской миссии «Чанъэ-4» на обратной стороне Луны. Эти данные необходимы для оценки длительности возможного пребывания человека на её поверхности. Конечно, уровень ионизирующего изучения оценивался и ранее, но именно сейчас удалось получить наиболее точные сведения.

Посадочный модуль миссии «Чанъэ-4». Фотография сделана с лунохода «Юйту-2». Credit: CNSA/CLEP.

Речь идёт о галактических космических лучах, потоке солнечных частиц, а также нейтронах и гамма-лучах, возникающих от взаимодействия космического излучения с лунной поверхностью. Для оценки накопленной дозы ионизирующего излучения на борту посадочного модуля миссии «Чанъэ-4» китайские инженеры установили десять специальных твердотельных кремниевых детекторов. Разделив поглощённое количество радиации на количество дней, проведённое модулем на поверхности Луны, исследователи получили среднюю суточную дозу.

Итак, среднесуточная доза радиации на поверхности Луны составляет 1369 микрозиверт. Это в 1,9 раза выше, чем на борту Международной космической станции (при этом если рассматривать лишь вклад галактических космических лучей, то в 2,6 раза выше), в 5-10 раз выше, чем на борту самолёта, летящего из Нью-Йорка во Франкфурт и в 200 раз больше, чем у поверхности Земли. Впрочем, это значение тоже условно. Дело в том, что уровень радиации на Луне зависит от текущей солнечной активности, рельефа, расположения Солнца над горизонтом и пр. Это можно использовать в будущем при выборе места создания земных колоний на этом небесном теле.

Авторы исследования считают, что основной вклад в полученное значение вносят галактические космические лучи, так как солнечная активность в этот период была низкой, ибо на это время пришёлся минимум 11-летнего цикла солнечной активности. Но с другой стороны, магнитное поле слабого Солнца не защищало поверхность планет от галактического космического излучения, поэтому оно в этот период было на пике.

Насколько же данный уровень радиации на Луне опасен для человека? Краткосрочные полёты можно смело считать безопасными, что было доказано американскими пилотируемыми экспедициями, совершёнными по программе «Аполлон». В рамках той же миссии «Чанъэ-4» было выращено растение, которое погибло отнюдь не из-за радиации, а из-за холода во время наступления лунной ночи. Без каких-либо серьёзных последствий обошёлся и полёт в сентябре 1968 года вокруг Луны советского аппарата «Зонд-5», на котором были две живые степные черепахи (лат. Testudo horsfieldii gray), цветущая традесканция (лат. Tradescantia paludosa) и семена различных видов растений, в том числе и считающихся радиочувствительными. Все организмы вернулись живыми. Морфологические изменения черепах не были какими-либо серьёзными в сравнении с контрольной группой; традесканция, кажется, вообще «не заметила» полёта, а все семена проросли. Проросли и 500 семян «Лунных деревьев» всех пяти отобранных видов, находившихся в орбитальном модуле миссии «Аполлон-14». Многие из этих деревьев до сих пор живы, являясь уникальными живыми памятниками миссии «Аполлон-14».

Побеги первого растения на Луне. Credit: CNSA/Chongqing University.

А вот с более длительными полётами всё сложнее. Но насколько хватит человека? Геннадий Иванович Падалка занимает первое место в мире по суммарной продолжительности нахождения в космосе — 878 дней. Но космонавт-рекордсмен жив, продолжает вести активную жизнь, несмотря на свой возраст — 62 года. А Валерий Владимирович Поляков является обладателем рекорда по самому длительному пребыванию в космосе — 437 суток и 18 часов. Как и его коллега по звёздной профессии, космонавт не умер от длительного воздействия радиации, и сейчас ему 78 лет. Конечно, они были на околоземной орбите. Но один из подходов к определению времени максимального нахождения человека на поверхности Луны как раз исходит из рекордов пребывания космонавтов. Если мы знаем, что на МКС уровень радиации в 1,9 раз меньше, чем на Луне, то несложные расчёты дают почти восемь месяцев времени, если брать за основу рекорд Полякова. Но с точки зрения современных нормативов облучения космонавтов это даже мало: предельную дозу радиации на околоземной орбите человек получит за 4-5 лет. Следовательно, на Луне у колонистов будет более двух лет в запасе! Однако это значение тоже условно, и может как и увеличиваться, так и уменьшаться при учёте различных факторов. Например, многие люди были на околоземной орбите и во время высокой солнечной активности, что значительно увеличивало уровень радиации на борту. Но они остались живы и здоровы, что внушает оптимизм касательно сроков пребывания людей в космосе. Но с другой стороны, за пределами магнитного поля Земли высокая активность Солнца становится значительно опаснее.

Но от радиации при длительном пребывании на Луне можно защититься. Например, постройки на Луне предлагают обнести блоками прессованного реголита, который будет поглощать большую часть радиации. Другой вариант — строительство баз внутри лавовых трубок и найденных полостей, сообщающихся с поверхностью Луны. Подобные решения также помогают предотвратить сильные перепады температуры. На поверхности колонистов частично будут защищать стенки транспортных средств и скафандры. Стенки космического корабля или станции, специальная защита (например, жилеты AstroRad, созданные в рамках программы «Артемида») будут помогать людям во время перелёта с Земли и во время длительной работы на создаваемой окололунной станции LOP-G или иных, строительство которых также следует ожидать в будущем. Там, где это возможно, будут работать роботы. В более далёкой перспективе станет возможным генетическая модификация человеческого тела с целью получения большей устойчивости к ионизирующему излучению.

Обнесённый реголитом жилой модуль на Луне, внутри которого можно не бояться радиации. Иллюстрация. Credit: DPA.

Сейчас в США активно работают над уже упомянутой выше программой «Артемида», которая предполагает не просто возврат на Луну, но и её дальнейшую колонизацию. К программе уже, по сути, присоединились Канада и Япония, интерес высказывают и другие страны. Свои программы по колонизации естественного спутника Земли есть также у России и Китая. Так или иначе, но проблему длительного пребывания не только на Луне, но и в межпланетном пространстве придётся решать всем им.