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搭载中国嫦娥四号探测器登陆月球的德国小型仪器首次测量了月球表面存在的太空辐射

搭载中国嫦娥四号探测器登陆月球的德国小型仪器首次测量了月球表面存在的太空辐射

搭载中国嫦娥四号探测器登陆月球的德国小型仪器首次测量了月球表面存在的太空辐射

搭载中国嫦娥四号探测器登陆月球的德国小型仪器首次测量了月球表面存在的太空辐射

(神秘的地球uux.cn报道)据cnBeta:外媒报道,搭载中国嫦娥四号探测器登陆月球的一个德国小型仪器首次测量了月球表面存在的太空辐射。这些发现来自德国航空太空中心,该中心报告说,如果没有足够的保护,人体在任何长时间内都难以应对这种表面辐射。根据测量结果,与在地面上相比,月球表面的宇宙辐射要大200倍左右。

嫦娥四号探测器于2019年1月抵达月球表面,搭载了来自德国的月表中子及辐射剂量探测仪 (LND)等。在抵达后的几个月里,LND对月球表面发现的空间辐射进行了测量,提供了前所未有的数据,这些数据对未来的月球任务--特别是那些需要在天体上长时间停留的任务--至关重要。

当然,空间辐射对人体来说是一个重大的风险,因为人体没有能力处理暴露于这种水平的辐射。这对计划将宇航员送往月球进行长期探索任务的空间机构和私营公司来说是一个大问题,因为这种任务可能会使他们面临更大的患癌症和其他与辐射照射有关的疾病的风险。

为了给测量结果提供一个参考框架,德国航空太空中心医学研究所的Thomas Berger博士说:

我们所测得的辐射照射是对宇航服内辐射的良好测量。测量得出的等效剂量率-单位时间内的生物加权辐射剂量- 约为每小时60微西弗。比较一下:从法兰克福到纽约的长途飞行,剂量率大约为其1/5到1/10,在地面上则是1/200。因此,在月球上长时间停留,对人体的负担很重。

未来月球任务的关键是,月球没有大气层和磁场,这意味着月球会受到大量的空间辐射。有了这些数据,空间机构将能够利用计算机模型来确定任何特定任务概念可能受到的辐射,帮助专家开发合适的防护设备,以保障宇航员的健康。

相关报道:新研究揭示月球表面的辐射有多强

(神秘的地球uux.cn报道)据cnBeta:外媒BGR报道,研究人员已经确定,由于多种因素的综合作用,月球表面具有很强的辐射。月球表面的辐射大约是国际空间站的2至3倍,是地球表面的200倍。这些数据是由在月球背面着陆的中国嫦娥四号任务收集的。

美国宇航局和世界各地的其他航天机构都计划尽快将人类送上月球,但安全问题,必须一如既往地高度重视。我们已经知道太空中的辐射是一个严重的问题,但新的数据揭示了月球表面的放射性有多强。

正如研究人员在《科学进展》杂志上的一篇新论文中报告的那样,月球表面的辐射水平是国际空间站的2至3倍,与地球表面相比,月球表面的辐射水平已经很高了。

这些数据是中国嫦娥四号任务收集到的,该任务向月球背面发射了一个着陆器和月球车,历史上首次完成了远端软着陆。那次任务不仅完成了中国航天计划的多项“第一次”,也完成了整个人类的“第一次”,还获取了月球表面的辐射量。

关于在月球上建立临时甚至可能是永久性的建筑,以方便科学的持续发展,已经有很多人在讨论。现在,还没有在月球上建立定居点的具体计划,但人们真的不知道未来会怎样。现在,通过对月球表面辐射的精确测量,科学家们对太空旅行者到达月球后需要准备的东西有了更好的认识。

辐射是一个相当大的问题。我们已经知道,辐射会大幅增加癌症风险,而前往火星等地的长途太空飞行将使旅行者面临严重的风险,只是因为身处太空而不是在地球泡沫的保护之下。在月球上停留的风险,似乎更大,这可能会使任何长期停留在月球表面的计划变得复杂。

与地球相比,前往月球的宇航员将不得不忍受高达200倍于地球上的辐射。即使是短期停留,这也是非常重要的,而且这也是一个没有被很好计算的因素。辐射来自宇宙射线和太阳辐射等形式的太空辐射,以及这些辐射与月球表面的相互作用。

相关报道:宇航员在月球上会遭受多少辐射?

(神秘的地球uux.cn报道)据新浪科技:科学家对宇航员在月球上所受到的辐射剂量已经有了相当准确的估计,但这一结果可能还不足以阻止人类再次登上月球展开探索。通过一项新研究,我们终于知道了未来的月球漫步者将会面临什么样的辐射环境。宇航员在月球表面蹦蹦跳跳时,每小时将吸收约60微西弗的辐射,这比在跨大西洋客机上的辐射剂量高5到10倍,约是我们在地球表面上所受到辐射剂量的200倍。

换言之,宇航员在月球上的长期停留将使其身体暴露在高剂量的辐射下。尽管这些数值确实很高,但对于未来的登月任务而言,可能还不足以成为主要的妨碍因素。

先进着陆器的开拓性结果

科学家很早就知道,月球上的辐射水平相对较高,因为那里没有大气层或磁场作为保护(幸运的是,地球拥有这两种屏障,保护着生命免受有害辐射的威胁)。但是,多年来的研究表明,精确的月球辐射数值很难确定。

例如,美国国家航空航天局(NASA)局的阿波罗号宇航员在1969年至1972年间登上月球时,所用的辐射计记录的是任务期间累积的总辐射剂量,而不是月球表面辐射水平的详细情况。新的研究使科学家有了更详细的认识。

这些数据是由德国制造的“月球着陆器中子及辐射剂量探测仪”(Lunar Lander Neutron and Dosimetry,简称LND)提供的,而搭载该仪器的正是中国的嫦娥四号登月任务。2019年1月,嫦娥四号在月球未被探测的背面首次实现了软着陆,创造了历史。

嫦娥4号由名为“玉兔2号”的月球车和着陆器组成,目前二者仍在运行中,LND是着陆器科学有效载荷的一部分,其所处位置得到了部分防护,可以“很好地显示太空服内的辐射情况”。

LND的数据显示,像银河宇宙射线(galactic cosmic rays,简称GCRs)这样的高能带电粒子,在月球表面每小时60微西弗的总剂量中约占75%,这些粒子被遥远的超新星爆发加速到极高的速度。

根据9月25日在线发表在《科学-进展》(Science Advances)杂志上的这项新研究,月球上的银河宇宙射线辐射量比国际空间站上的宇航员所受到的要高出2.6倍(空间站在地球大气层上空运行时,会受到地球磁场的保护)。

不会妨碍阿尔忒弥斯计划

美国国家航空航天局(NASA)正致力于在2024年将宇航员送上月球,并通过名为“阿尔忒弥斯”(Artemis)的太空探索计划,于这个十年内在月球及其周围建立一个人类可持续存在的空间站。NASA官员表示,在阿尔忒弥斯计划中获得的经验也将有助于为载人登陆火星铺平道路,而按照NASA的设想,载人登陆火星将在本世纪30年代实现。

一份对NASA的辐射暴露要求的解读显示,最新报告的这些数据并不会影响阿尔忒弥斯计划。NASA的要求规定,任何宇航员接受的职业辐射剂量都不能导致其终生癌症死亡风险增加3%以上。造成这种危险的总当量剂量除其他因素外,还取决于宇航员的性别,以及开始接受辐射时的年龄。

女性和年轻宇航员面临的风险更大。例如,一名25岁就开始航天生涯的女宇航员的职业暴露上限为100万微西弗,而55岁就开始飞行的男性的职业暴露上限是这个上限的四倍。不过,在每小时60微西弗的情况下,这位25岁的女宇航员可以用将近700天的时间探索月球表面,才会超过她的寿命暴露极限(这一计算并不包括她往返月球的时间)。

该研究的作者表示,LND测量的银河宇宙射线数值可能高于在月球表面漫步的宇航员经历的任何辐射暴露,因为这些数据是在太阳的11年活动周期中不活跃的时期收集的,相对而言,更多的银河宇宙射线能够掠过日球层、带电粒子泡和太阳自身周围的磁场。

然而,这一切并不意味着在阿尔忒弥斯计划中,宇航员的登月时限只有两年;为了安全起见,NASA无疑希望宇航员的辐射暴露随时间“摊平”。例如,对于在国际空间站上飞行的NASA宇航员,其每年的辐射量均不能超过50000微西弗。

另一方面,NASA可能也会尽力将阿尔忒弥斯计划宇航员所经历的辐射风险降到最低,尤其是那些在月球表面执行任务及绕月飞行的宇航员。

“在时间更长的登月任务中,宇航员必须保护自己免受(辐射暴露),他们可以用一层厚厚月球岩石盖住居住地,”研究作者之一、德国基尔大学的罗伯特·维默尔-施魏因格鲁伯(Robert Wimmer-Schweingruber)说,“这可以降低在月球上长时间生活而导致的癌症和其他疾病的风险。”维默尔-施魏因格鲁伯的团队建造了LND。

这些措施也将有助于防范零星但有潜在危险的太阳爆发,即所谓的太阳质子事件(solar particle events,简称SPEs)。在这项新研究的覆盖范围内,LND没有发现任何太阳质子事件,但未来的月球探险者很可能会遭遇这些高能粒子。




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