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NASA如何保护宇航员免受空间辐射

NASA如何保护宇航员免受空间辐射 CK共享实验室
2019-08-22
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除了耀斑之外,巨大的云称为日冕物质抛射,含有10亿吨太阳能物质偶尔会从太阳表面爆炸。越来越多的科学家认为,日冕物质抛射在驱动太阳最强大的辐射中起主导作用:太阳高能粒子或太阳能电池。

地球的磁泡,称为磁层,用蓝色表示。磁层提供对空间辐射的自然保护,使大部分带电的太阳粒子偏离地球。

辐射是包裹在电磁波中或由粒子携带的能量。当波浪或粒子遇到其他东西时,能量就会被传递出去,就像宇航员或航天器部件。SEP是危险的,因为它们通过皮肤,流出能量并在途中破碎细胞或DNA。这种损害会增加生命后期癌症的风险,或者在极端情况下,会在短期内引起急性放射病。

在地球上,人类可以免受这种伤害。地球的保护性磁泡称为磁层,可以使大多数太阳粒子发生偏转。大气层也可以平息所有通过的颗粒。国际空间站在地球保护范围内航行通过低地球轨道,而且该站的船体也有助于保护机组人员免受辐射。

但是,除了地球的磁场外,人类探险者还可以面对太空的强烈辐射。

“无论你是在轨道,在运输途中,还是在行星表面,都存在着辐射的危险,”美国宇航局人类太空飞行计划的戈达德建筑师兼工程师鲁坦·刘易斯说。“从缓解技术到保护和封闭,我们在宇航员所处的每个环境中都会考虑这个问题。”


隔壁星系的辐射

第二种空间辐射比太阳高能粒子传播得更远。来自银河系其他地方的长期爆炸恒星的粒子不断以近乎光速的速度轰击太阳系。如果太阳高能粒子是一场突如其来的倾盆大雨,银河宇宙射线更像是一场持续的细雨。但毛毛雨也会令人讨厌。

这幅动画图像显示了太阳系和太阳的磁泡,称为日光层,远远超出它。明亮的条纹代表宇宙射线。在太阳最大值期间,随着日光层的增强,它会阻挡更多的宇宙射线。

太空救生员

猎户座副卫生和医疗技术权威杰西卡沃斯(前景)和宇航员安妮麦克莱恩(背景)在代表性的猎户座宇宙飞船中展示了辐射防护计划。在SEP活动期间,船员将使用猎户座上的积载袋来建立一个密集的防辐射棚。

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在休斯顿的美国宇航局约翰逊中心,一个充满宽大电脑屏幕和闪烁灯光的房间里,科学家们每天轮班工作,监测太空站宇航员的太空天气状况。他们被称为太空环境官员,他们是太空救生员:他们不仅要注意潮汐波和裂缝潮流,还要注意空间辐射的潮起潮落。

如果太阳高能粒子正在加速并且空间站恰好通过地球的磁保护之外,他们可能会建议推迟需要离开站点安全的活动。无论宇航员何去,团队都会密切关注他们的太空环境。

    机组人员和辐射之间的质量越大,危险粒子在到达机组人员之前就越有可能沉积其能量。在月球上,宇航员可以利用其环境的天然屏蔽材料将月球土壤或风化土堆积在他们的避难所上。但是在航天器设计方面,依靠绝对的保护很快就会变得昂贵,因为更多的质量需要更多的燃料才能发射。

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