Дозы радиации в окололунном пространстве. Солнечный ветер по данным ACE
12:28
Спутник Advanced Composition Explorer (ACE) — запущенный NASA в рамках программы исследования Солнца и космического пространства «Эксплорер» для изучения таких видов материи, как энергетические частицы солнечного ветра, межпланетная и межзвёздная среда, а также галактическая материя. Передаваемая в реальном времени информация с ACE используется Центром космического предсказания погоды (англ. Space Weather Prediction Center) для повышения достоверности прогнозов и предупреждения о солнечных бурях. Автоматический спутник был запущен 25 августа 1997 года и в настоящее время расположен вблизи точки Лагранжа L1, которая находится на прямой между Солнцем и Землёй на расстоянии примерно 1,5 миллиона километров от Земли.
СОДЕРЖАНИЕ
Данные спутника GOES за 30 лет
Список протонных солнечных событий с 1996 по 2013 год
Дозы радиации от солнечных протонных событий разных значений защиты модуля в окололунном пространстве
Радиационные требования к лунным поселениям
Данные спутника ACE с 1996 по 2013 год
Дозы радиации от солнечного ветра для разных значений защиты модуля в окололунном пространстве
Американские ученые о радиационном риске рентгеновского излучения от Солнца
Данные рентгеновского излучения Солнца по GOES с 2012 по 2013 год
Данные рентгеновского излучения Солнца по GOES за 30 лет
Дозы радиации от рентгеновского излучения в окололунном пространстве
Радиационные требования к лунному скафандру
Галактические космические лучи
Окна для безопасного освоения Луны
Данные спутника ACE с 1996 по 2013 год и дозы радиации от электронной составляющей солнечного ветра
На рис. 1 приведены профили изменения флюенса потока электронов с энергией 0,05-0,315 Мэв для ноября 2001 года по данным архива ACE [1].
Рис. 1. Профили электронов в солнечном ветре по данным ACE для ноября 2001 года. Жми, чтобы увеличить.
По профилям потоков электронов можно выполнить расчет дозы радиации, которые получает экипаж в зависимости от внешней защиты.
Дозы радиации от электронного излучения для разных значений защиты модуля в окололунном пространстве
В табл. 1 приведены результаты расчетов для внешний защиты 7,5 см2/г и 1,5 см2/г.
Табл. 1. Данные потоков электронов в солнечном ветре, тормозного излучения, коэффициенты ослабления в Al и организме, толщина защиты, результат расчета поглощенной и эквивалентной дозы радиации за сутки
Данные потоков электронов в солнечном ветре по ACE, 7 нояб 2001
Тормозное излучение от электронов
Поглощенная доза радиации, рад/сут
E, МэВ
проб в Al, см
поток, /см2сек1
энер, Дж /м2сут1
доля рентг, %
длина волны, А
энер. рентг, Дж /м2сут1
коэф ослаб в Al, см-1
коэф ослаб в орг, см-1
(защита 7,5 см2/г)
(защита 1,5 см2/г)
0,05
0,0022
2,5*106
17,28
0,082
0,3705
0,014
0,99
0,61
0,0056
0,0503
0,1
0,0059
2,6*106
35,94
0,164
0,1853
0,059
0,46
0,46
0,0771
0,2114
0,15
0,0104
3*106
62,21
0,492
0,1235
0,153
0,28
0,32
0,2142
0,4873
0,3
0,0275
2,5*106
103,68
0,82
0,0618
0,510
0,23
0,26
0,7534
1,4008
Итого: 1,050
Итого: 2,150
Данный расчет позволяет сопоставить изменение флюенса потока электронов с изменением дозы радиации для экипажа.
На рис. 2 приведен график изменения флюенса потока электронов с энергией 0,175-0,315 Мэв и дозы радиации рад/сутки с 1997 по 2013 год, которые получает астронавт при толщина внешней защиты 1,5 г/см2 (для тормозного излучения 1 рад=0,01 Зв):
Рис. 2. Изменения изменения флюенса потока электронов с энергией 0,175-0,315 Мэв и дозы радиации рад/сутки с 1996 по 2013 год, которые получает астронавт при толщина внешней защиты 1,5 г/см2 в окололунном пространстве. Нелинейная шкала слева – уровни потока электронов для солнечного ветра по данным спутника ACE, нелинейная шкала справа – доза радиации в единицах рад за сутки. Горизонтальные линии отмечают уровни для сравнения: жёлтая – доза при единичной рентгенографии грудной клетки, оранжевая – доза при томографии позвонков. Жми, чтобы увеличить.
Из рис. 2 видно, что дозы радиации в окололунном пространстве и на поверхности Луны носят нерегулярный характер - при фоне 0,5-1 мрад/сутки (0,005-0,01 мЗв/сутки) существуют радиационные пики.
В год максимума солнечной активности изменяются от 0,003 до 1 рад/сутки. За месяц пребывания в окололунном пространстве астронавты для значения соответствующем 1-31 октября 2001 года получают дозы 0,5 рад, среднее 0,016 рад/сут; для значения соответствующем 1-30 ноября 2001 года получают дозы 3,4 рад, среднее 0,11 рад/сут; усредненное за два месяца составляет - 3,9 рад за 60 суток или 0,065 рад/сут. При боле высокой плотности потока электронов (100 суток) дозы могут приближаться к значениям радиационных заболеваний - 0,3 Зв.
Дозы радиации от протонной составляющей солнечного ветра
Пики флюенса электронов совпадают с пиками протонов во время корональных выбросов по данным GOES. Это так же показано на рис. 3, где приведены изменения флюенса потока протонов с энергией 30 Мэв по данным ACE [2].
Рис. 3. Изменения изменения флюенса потока протонов с энергией 30 Мэв и дозы радиации мЗв/сутки с 1996 по 2013 год, которые получает астронавт при толщина внешней защиты 1,5 г/см2 в окололунном пространстве. Нелинейная шкала слева – уровни потока протонов для солнечного ветра по данным спутника ACE, нелинейная шкала справа – доза радиации в единицах мЗв за сутки. Горизонтальные линии отмечают уровни для сравнения: оранжевая – доза при томографии позвонков, алая - порог радиационных заболеваний, красная - смертельная доза для человека.Жми, чтобы увеличить.
На рис. 3 на шкале справа указаны дозы радиации с 1996 по 2013 год. Расчет сделан для качества протонного излучения w=5. Можно отметить, что эквивалентные дозы радиации протонного фона составят 2-4 мЗв/сут для толщины защиты 1,5 г/см2 (соответствует толщине ЛМ Аполлонов согласно НАСА). Для поглощенной дозы радиации данные значения составляют 0,04-0,08 рад/сут.
В табл. 2 приведены дозы радиации от протонной составляющей солнечного ветра в зависимости от толщины защиты.
Табл. 2. Характеристика протонного фона солнечного ветра, эффективный пробег протонов в Al, коэффициенты поглощения протонов в организме, толщина защиты, результат расчета поглощенной и эквивалентной дозы радиации за сутки*.
Протонный фон солнечного ветра
Длина пробега
Поглощенная (рад/сут) и эквивалентная (мЗв/сут) доза радиации от внешней защиты
E, МэВ
сред. поток, мДж /м2сут
Al, г/см2
орг., г/см2
7,5 г/см2 (KM)
1,5 г/см2 (LM-5)
0,35 г/см2 (скаф. Кречет)
0,25 г/см2 (скаф. ХА-25)
0,21 г/см2 (скаф. ОрланМ)
0,17 г/см2 (скаф. A7L)
0,14 г/см2
10
34,73
0,171
0,121
0 / 0
1,7·10-5 / 0,0009
0,0148 / 0,7430
0,0267 / 1,3357
0,0203 / 1,0145
0,0285 / 1,4135
0,0363 / 1,8128
30
52,088
1,18
0,874
0,0003 / 0,0151
0,0487 / 2,4351
0,1290 / 6,4532
0,1405 / 7,0240
0,1365 / 6,8270
0,1429 / 7,1468
0,1479 / 7,3964
Итого:
0,0003 / 0,0151
0,0487 / 2,4360
0,1438 / 7,1962
0,1672 / 8,4597
0,1568 / 7,8415
0,1714 / 8,5603
0,1842 / 9,2092
*Примечание - толщина защиты скафандра "Кречет" и "ХА-25" в алюминиевом эквиваленте, что соответствует 1,3 и 0,9 мм листового алюминия [3]; толщина защиты "Орлан-М" и A7L тканеэквивалентного вещества [4, 5], что соответствует 1,9 и 1,5 мм тканеэквивалента.
В скафандре на поверхности Луны эквивалентные дозы радиации от солнечного ветра увеличатся в 3-4 раза, по отношению к пребыванию в ЛМ-5, и составят 7-9 мЗв/сут. Для поглощенной дозы радиации данные значения составляют 0,14-0,18 рад/сут.
Важно отметить, что от протонного излучения защита скафандра в тканеэквивалентном веществе выше, чем в алюминиевом эквиваленте.
Для сравнения: один час пребывания на поверхности луны в скафандре под солнечным ветром соответствует двум процедурам рентгенографии грудной клетки. Согласно МАГАТЭ такой радиационный фон признан нормальным условием для человека.
Т.о., на поверхности Луны средний фон электронной составляющей солнечного ветра равен 0,005-0,01 мЗв/сутки. Протонный фон солнечного ветра составляет 7-10 мЗв/сут. Согласно МАГАТЭ радиационный фон солнечного ветра не представляет угрозы для человека (за исключением корональных выбросов в сторону Земли).
Кроме протонного и электронного излучения от Солнца идет интенсивный рентгеновский поток. Об этом далее.
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Чтобы писать комментарии Вам необходимо зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
» Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации. Зарегистрируйтесь на портале чтобы оставлять комментарии
Материалы предназначены только для ознакомления и обсуждения. Все права на публикации принадлежат их авторам и первоисточникам. Администрация сайта может не разделять мнения авторов и не несет ответственность за авторские материалы и перепечатку с других сайтов. Ресурс может содержать материалы 16+
Спутник Advanced Composition Explorer (ACE) — запущенный NASA в рамках программы исследования Солнца и космического пространства «Эксплорер» для изучения таких видов материи, как энергетические частицы солнечного ветра, межпланетная и межзвёздная среда, а также галактическая материя. Передаваемая в реальном времени информация с ACE используется Центром космического предсказания погоды (англ. Space Weather Prediction Center) для повышения достоверности прогнозов и предупреждения о солнечных бурях. Автоматический спутник был запущен 25 августа 1997 года и в настоящее время расположен вблизи точки Лагранжа L1, которая находится на прямой между Солнцем и Землёй на расстоянии примерно 1,5 миллиона километров от Земли. 
