Išspręsta mirtina kliūtis kelionėms į Mėnulį: atrastas būdas, kaip išvengti pavojingos spinduliuotės
Atrodo, kad nuolatinis, iš visų pusių Saulės sistemą pasiekiantis galaktinių kosminių spindulių „lietus“ gali būti ne toks tolygus, kaip manyta iki šiol.
Kinijos zondas „Chang’e 4“, nuo 2019 metų dirbantis tolimojoje Mėnulio pusėje, užfiksavo keistą reiškinį: tam tikromis sąlygomis tarp Žemės ir Mėnulio susidaro savotiška kosminių spindulių „ertmė“, kai dalelių srautas pastebimai susilpnėja. Šis atradimas leidžia manyti, kad galaktiniai kosminiai spinduliai pasiskirsto erdvėje nevienodai, o tai gali atverti naujų galimybių planuojant kosmines misijas ir mažinant radiacijos riziką.
Kosmosas pilnas procesų, kurie „apšaudo“ aplinką didelės energijos dalelėmis. Vieni svarbiausių šaltinių – supernovų sprogimai ir jų liekanos, galinčios į visas puses didžiuliais greičiais išmesti kosminius spindulius. Didžiąją jų dalį sudaro protonai, dalį – helio branduoliai ir nedidelis kiekis sunkesnių atominių branduolių. Ilgą laiką manyta, kad šios dalelės Saulės sistemoje yra gana tolygiai paplitusios.
Tačiau kosminiai spinduliai – tai jonizuojanti spinduliuotė, galinti pažeisti ląsteles, DNR ir didinti mutacijų bei onkologinių ligų riziką. Žemėje nuo jų daugiausia saugo atmosfera, kuri sugeria didžiąją dalį dalelių, kol jos dar nepasiekė paviršiaus. Vis dėlto astronautams ir dideliame aukštyje dirbantiems pilotams šis pavojus yra realus, todėl jis vertinamas planuojant skrydžius ir kuriant misijų įrangą.
Galaktinių kosminių spindulių fonas gali kisti priklausomai nuo Saulės aktyvumo. Pavyzdžiui, Saulės aktyvumo maksimumo metu dalelių srautas dažnai reikšmingai sumažėja, nes sustiprėjęs Saulės vėjas ir magnetiniai procesai nukreipia dalį įkrautų dalelių.
Nauja tarptautinės mokslininkų komandos analizė rodo, kad galaktinių kosminių spindulių srautą gali slopinti ne tik Saulė. Prie to, netiesiogiai veikiant Saulės magnetiniams procesams, prisideda ir Žemės magnetinis laukas.
Duomenys gauti naudojant „Chang’e 4“ neutronų ir dozimetrinį prietaisą, kuris Mėnulio paviršiuje matuoja protonus. Zondas tai gali daryti tik Mėnulio dieną, nes naktį temperatūra nukrenta tiek, kad aparatas nebegali veikti. Vis dėlto būtent dienos metu atsiranda galimybė stebėti, kaip Žemės magnetinis laukas veikia kosminių spindulių foną Mėnulio orbitoje.
Mokslininkai išanalizavo 31 Mėnulio ciklo duomenis ir stebėjo, kaip protonų srautas kinta Mėnuliui judant aplink Žemę. Paaiškėjo, kad vienoje orbitos dalyje – vadinamajame priešpietiniame sektoriuje (dar nepasiekus vietinio vidurdienio Saulės atžvilgiu) – protonų srautas yra maždaug 20 proc. mažesnis nei kitose orbitos atkarpose.
Tyrėjai šį reiškinį sieja su tarpplanetiniu magnetiniu lauku – Saulės magnetinio lauko dalimi, nusidriekiančia per Saulės sistemą. Saulei sukantis, jos magnetinis laukas susisuka į spiralę, vadinamą Parkerio spirale. Kai ši spiralė tam tikru būdu „susiderina“ su Žemės–Mėnulio sistema, gali susiformuoti kosminių spindulių „ertmė“.
„Apskritai įkrautų dalelių judėjimą magnetiniame lauke apibūdina sraigtinė trajektorija išilgai magnetinio lauko linijų“, – rašo tyrėjai.
„Kai Mėnulis yra priešpietiniame sektoriuje esant Parkerio spiralės sąlygoms, vietinės tarpplanetinio magnetinio lauko linijos gali išsidėstyti taip, kad sujungia Mėnulį su stipraus Žemės magnetinio lauko sritimi. Todėl dalelių judėjimą tomis lauko linijomis, ypač protonų, apie kuriuos čia pranešame, paveikia stiprus Žemės magnetinis laukas“, – aiškina mokslininkai.
Tokiu atveju tarpplanetinio magnetinio lauko linijos erdvėje išlinksta taip, kad tam tikroje padėtyje „pasisuka“ Žemės link ir susikerta su planetos magnetiniu lauku, sudarydamos savotišką galaktinių kosminių spindulių „šešėlį“. Mėnuliui pereinant šią zoną (tai trunka apie dvi dienas), „Chang’e 4“ prietaisai užfiksuoja protonų srauto sumažėjimą.
Tyrėjų teigimu, atradimas gali būti praktiškai naudingas: jei tokie laikotarpiai patikimai prognozuojami, žmonių misijų Mėnulyje veiklas – ypač darbą atviroje erdvėje – būtų galima planuoti tada, kai radiacijos lygis mažesnis.
„Šis rezultatas suteikia potencialią strategiją misijų planavimui, ypač pilotuojamoms Mėnulio misijoms ir veiklai už kosminio aparato ribų, nes operacijas būtų galima derinti su mažesnės radiacijos periodais ir taip sumažinti apšvitos riziką“, – rašo tyrėjai.
Pasak jų, ateities tyrimai, sukaupus daugiau duomenų, galėtų tiksliau nustatyti šios „ertmės“ mastą ir elgseną. Tai suteiktų daugiau įžvalgų apie radiacinės apsaugos strategijas ne tik Žemės–Mėnulio sistemoje, bet galbūt ir prie kitų magnetinį lauką turinčių Saulės sistemos kūnų.
Tyrimo rezultatai publikuoti žurnale „Science Advances“.
