宇航员未来在火星能保证安全吗?好奇号为您解答!
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翻译：董子毓
校对：李远飞
美编：葫芦
后台：董腾晨李子奇
原文链接：https://phys.org/news/2021-11-nasa-curiosity-rover-mars-safer.html
熔岩管、洞穴或地下栖息地能为未来火星上的宇航员提供安全的庇护所吗？
“好奇号”火星车团队的科学家们正在用辐射评估探测器(RAD)来帮助我们解答类似的问题。
这张从NASA“好奇号”火星探测器上的桅杆相机所拍摄的照片显示，在夏普山底部的莫瑞孤峰群(Murray Buttes)区域，有一块露出地面并且分层清晰的岩层。
图源:NASA/JPL-Caltech/MSSS
与地球不一样的是，火星没有自己的磁场来阻挡太空中飞速运动的高能粒子。这些粒子会极大地危害人体健康，并且会严重损害火星宇航员所依赖的生命保障系统。
根据好奇号RAD所获取的数据，研究人员发现，使用火星上如岩石和沉积物等的自然物质可以给予宇航员对太空辐射的一些保护。在今年夏天发表于《JGR行星》（JGR Planets）的一篇论文中，科学家们详细记录了从2016年9月9日至21日RAD的数据，其中“好奇号”一直停在一个名为莫瑞孤峰群(Murray Buttes)的悬崖边。在那里，RAD探测到的辐射数据整体降低了4%。更重要的是，仪器检测到中性粒子辐射减少了7.5%，其中包括能穿透岩石并对人体造成严重损害的中子。这些数字在统计上足够高，足以证明这是由于好奇号位于悬崖脚下所带来的效果，而不是背景辐射的正常变化。
论文的第一作者，西南研究所的本特·埃勒斯曼(Bent Ehresmann)说:“我们为了这样一个能产生这些测量结果的合适条件已经等待了很长时间，它对确保我们的计算机模型的准确性是至关重要的。在莫瑞孤峰群(Murray Buttes)，我们终于有了这些条件和数据来分析这种影响。我们现在正在寻找其他合适的位置来使用RAD去再次测量这些数据。”
这张“好奇号”火星车的自拍照拍摄于夏普山底部的莫瑞孤峰群(Murray Buttes)地区的凯拉(Quela)钻探位。
图源:NASA/JPL-Caltech/MSSS
火星上的太空气象站
RAD所测量的大部分辐射都来自于银河系宇宙线—恒星爆炸时释放出的高能粒子，像弹球似的向宇宙中各个方向发射。这就形成了一层像地毯一样的“背景辐射”，直接暴露在其下会对人类健康构成威胁。
另一种更加强烈的辐射是由太阳偶尔发出的太阳风暴，它会将大量的电离气体抛入星际空间。
“这些结构会在空间中扭曲，有时会形成比地球还大的像羊角面包形状的磁流管，所导致的冲击波可以有效地激发粒子。”郭静楠说。她在德国基尔大学时曾领导分析了9年来的RAD数据，该研究论文于9月份被发表在《天文学和天体物理学评论》上。
RAD仪器的首席研究员、西南研究所的Don Hassler说：“宇宙射线、太阳辐射、太阳风暴都是空间气象的组成部分，而RAD实际上是火星表面的一个空间气象站。”
这个坑是由火星阿尔西亚山地区的一个空熔岩管造成的。
图源:NASA/JPL/亚利桑那大学
太阳风暴发生的频率以每11年左右的太阳活动周期重复，虽然有些周期中可能会产生比其他周期时更频繁也更强的太阳风暴。不过，在这里很反直觉的一点是，对于未来的火星宇航员来说，太阳活动最活跃的时期可能才最安全:与太阳活动较低的时期相比，太阳活动的增加可以挡住这颗红色行星上达到30-50%的宇宙射线。
“这是一种权衡，”郭静楠说，“太阳活动高的时期会减少另外一种辐射:火星周围无处不在的高能宇宙射线背景辐射。但与此同时，宇航员将不得不应对来自太阳风暴的更强的间歇性辐射。”
即使在火星上，季节也会发生变化，NASA的“探险队”正在帮助科学家们更多地了解对这颗红色星球的影响。
视频来源：NASA/JPL-Caltech/亚利桑那大学/ASU/MSSS
NASA太阳物理学部门的空间气象主管Jim Spann说：“RAD的观测数据会对我们增强预测和测量空间气象、太阳对地球或其他太阳系天体的影响的能力有着至关重要的作用。当NASA计划人类火星之旅时，RAD将充当一个前哨所的角色，它的研究将支持我们对太空的理解和探索。同时，它也是太阳物理系统天文台的一部分。这个“天文台”由27个航天任务组成，用于调查太阳及其对太空的影响。”
尽管刚过去的9年是太阳活动特别弱的时期，但时至今日，RAD已经测量了至少12次太阳风暴的影响(其中5次是在其于2012年前往火星的路途中测量的)。
RAD在好奇号上的位置。
图源:NASA/JPL-Caltech/MSSS
最近，由于太阳正从沉睡中苏醒并变得更加活跃，科学家们正目睹着各种太阳活动的回升。事实上，RAD在2021年10月28日刚刚观测到新太阳周期第一个X级太阳耀斑的证据。X级耀斑是最强烈的一种太阳耀斑，最大的X级耀斑会导致地球上的电力和通信中断。
本特·埃勒斯曼(Bent Ehresmann)说：“这对我们来说激动人心，因为RAD的一个重要目标就是描述极端的太空气象。像太阳耀斑和太阳风暴这样的事件是在像最近这样太阳活动增加的时候一种发生得最为频繁的空间气象事件。我们需要更多的观察来评估一个强大的太阳风暴对火星表面的人类到底有多危险。”
RAD的发现将为未来的载人航天任务提供更多的数据。事实上，NASA甚至为“好奇号”在火星上的的同僚--“毅力号”(Perseverance)火星探测器配备了宇航服材料的样本，以评估它们在一段时间内抵御辐射的能力。
责任编辑：王延昕
牧夫新媒体编辑部
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Image Credit &Copyright:Laurie Hatch
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