De menselijke verkenning van Mars is de afgelopen decennia in een stroomversnelling geraakt. Naast de acht actieve missies op of rond de Rode Planeet, nog zeven robotlanders, Het is de bedoeling dat daar tegen het einde van het decennium rovers en orbiters worden ingezet. En tegen 2030 en daarna, verschillende ruimteagentschappen zijn van plan om ook bemande missies naar de oppervlakte te brengen.

Daarbovenop, er zijn zelfs genoeg vrijwilligers die bereid zijn een enkele reis naar Mars te maken, en mensen die ervoor pleiten dat we er een tweede thuis van maken. Al deze voorstellen hebben de aandacht gevestigd op de bijzondere gevaren die gepaard gaan met het sturen van mensen naar Mars. Afgezien van de kou, droge omgeving, gebrek aan lucht, en enorme zandstormen, er is ook de kwestie van zijn straling.

Oorzaken:

Mars heeft geen beschermende magnetosfeer, zoals de aarde doet. Wetenschappers geloven dat ooit, Mars ervoer ook convectiestromen in zijn kern, het creëren van een dynamo-effect dat een planetair magnetisch veld aandreef. Echter, ongeveer 4,2 miljard jaar geleden – ofwel als gevolg van een enorme impact van een groot object, of snelle afkoeling in de kern - dit dynamo-effect hield op.

Als resultaat, in de loop van de volgende 500 miljoen jaar, De atmosfeer van Mars werd langzaam weggestript door zonnewind. Tussen het verlies van zijn magnetisch veld en zijn atmosfeer, het oppervlak van Mars wordt blootgesteld aan veel hogere stralingsniveaus dan de aarde. En naast regelmatige blootstelling aan kosmische straling en zonnewind, het ontvangt af en toe dodelijke ontploffingen die optreden bij sterke zonnevlammen.

onderzoeken:

NASA's Mars Odyssey-ruimtevaartuig uit 2001 was uitgerust met een speciaal instrument genaamd het Martian Radiation Experiment (of MARIE), die is ontworpen om de stralingsomgeving rond Mars te meten. Omdat Mars zo'n dunne atmosfeer heeft, straling gedetecteerd door Mars Odyssey zou ongeveer hetzelfde zijn als aan het oppervlak.

In de loop van ongeveer 18 maanden, de Mars Odyssey-sonde detecteerde aanhoudende stralingsniveaus die 2,5 keer hoger zijn dan wat astronauten ervaren op het internationale ruimtestation - 22 millirad per dag, wat neerkomt op 8000 millirads (8 rads) per jaar. Het ruimtevaartuig detecteerde ook 2 zonne-protongebeurtenissen, waar de stralingsniveaus een piek bereikten van ongeveer 2, 000 millirads in een dag, en een paar andere gebeurtenissen die opliepen tot ongeveer 100 millirads.

Ter vergelijking, mensen in ontwikkelde landen worden blootgesteld aan (gemiddeld) 0,62 rad per jaar. En hoewel studies hebben aangetoond dat het menselijk lichaam een ​​dosis tot 200 rad aankan zonder blijvende schade, langdurige blootstelling aan het soort niveaus dat op Mars is gedetecteerd, kan leiden tot allerlei gezondheidsproblemen - zoals acute stralingsziekte, verhoogd risico op kanker, genetische schade, en zelfs de dood.

En aangezien blootstelling aan elke hoeveelheid straling een zeker risico met zich meebrengt, NASA en andere ruimteagentschappen hanteren een strikt ALARA-beleid (As-Low-As-Reasonable-Achievable) bij het plannen van missies.

Mogelijke oplossingen:

Menselijke ontdekkingsreizigers naar Mars zullen zeker te maken krijgen met de verhoogde stralingsniveaus aan het oppervlak. Bovendien, alle pogingen om de Rode Planeet te koloniseren, zullen ook maatregelen vereisen om ervoor te zorgen dat blootstelling aan straling tot een minimum wordt beperkt. Nu al, verschillende oplossingen - zowel op korte als op lange termijn - zijn voorgesteld om dit probleem aan te pakken.

Bijvoorbeeld, NASA onderhoudt meerdere satellieten die de zon bestuderen, de ruimteomgeving in het hele zonnestelsel, en monitor voor galactische kosmische straling (GCR's), in de hoop een beter begrip te krijgen van zonne- en kosmische straling. Ze hebben ook gezocht naar manieren om een ​​betere afscherming voor astronauten en elektronica te ontwikkelen.

In 2014, NASA lanceerde de Reducing Galactic Cosmic Rays Challenge, een op incentives gebaseerde competitie die in totaal $ 12 opleverde 000 op ideeën over hoe de blootstelling van astronauten aan galactische kosmische straling kan worden verminderd. Na de eerste uitdaging in april 2014, in juli vond een vervolguitdaging plaats die een prijs van $ 30 opleverde, 000 voor ideeën over actieve en passieve bescherming.

Als het gaat om langdurig verblijf en kolonisatie, er zijn in het verleden nog meer ideeën geopperd. Bijvoorbeeld, zoals Robert Zubrin en David Baker uitlegden in hun voorstel voor een low-cast "Mars Direct"-missie, habitats die direct in de grond zijn gebouwd, zouden op natuurlijke wijze worden afgeschermd tegen straling. Zubrin werkte dit verder uit in zijn boek uit 1996 The Case for Mars:The Plan to Settle the Red Planet and Why We Must.

Er zijn ook voorstellen gedaan om bovengrondse habitats te bouwen met opblaasbare modules ingekapseld in keramiek gemaakt met behulp van Marsgrond. Vergelijkbaar met wat is voorgesteld door zowel NASA als de ESA voor een nederzetting op de maan, dit plan zou sterk afhankelijk zijn van robots die gebruikmaken van de 3D-printtechniek die bekend staat als "sinteren", waar zand wordt omgezet in een gesmolten materiaal met behulp van röntgenstralen.

MarsEen, de non-profitorganisatie die zich inzet voor de kolonisatie van Mars in de komende decennia, heeft ook voorstellen om kolonisten op Mars te beschermen. De kwestie van straling aanpakken, de organisatie heeft voorgesteld om afscherming in het ruimtevaartuig van de missie te bouwen, transit voertuig, en woonmodule. In het geval van een zonnevlam, waar deze bescherming onvoldoende is, ze pleiten voor het creëren van een speciale beschutting tegen straling (in een holle watertank) in hun Mars Transit Habitat.

Maar misschien is het meest radicale voorstel om de blootstelling van Mars aan schadelijke straling te verminderen, het op gang brengen van de kern van de planeet om zijn magnetosfeer te herstellen. Om dit te doen, we zouden de buitenste kern van de planeet vloeibaar moeten maken, zodat deze weer rond de binnenste kern kan convecteren. De eigen rotatie van de planeet zou een dynamo-effect beginnen te creëren, en een magnetisch veld zou worden gegenereerd.

Volgens Sam Factor, een afgestudeerde student bij de afdeling Sterrenkunde aan de Universiteit van Texas, er zijn twee manieren om dit te doen. De eerste zou zijn om een ​​reeks thermonucleaire kernkoppen tot ontploffing te brengen nabij de kern van de planeet, terwijl de tweede inhoudt dat er een elektrische stroom door de planeet loopt, het produceren van weerstand in de kern die het zou opwarmen.

In aanvulling, een onderzoek uit 2008 uitgevoerd door onderzoekers van het National Institute for Fusion Science (NIFS) in Japan ging in op de mogelijkheid om een ​​kunstmatig magnetisch veld rond de aarde te creëren. Na overweging van continue metingen die een daling van 10% in intensiteit in de afgelopen 150 jaar aangaven, ze gingen verder met te pleiten voor hoe een reeks supergeleidende ringen die de planeet omringen, toekomstige verliezen zou kunnen compenseren.

Met wat aanpassingen, zo'n systeem kan worden aangepast voor Mars, het creëren van een kunstmatig magnetisch veld dat zou kunnen helpen het oppervlak te beschermen tegen een deel van de schadelijke straling die het regelmatig ontvangt. In het geval dat terraformers een atmosfeer voor Mars proberen te creëren, dit systeem kan er ook voor zorgen dat het wordt beschermd tegen zonnewind.

als laatste, een studie in 2007 door onderzoekers van het Instituut voor Mineralogie en Petrologie in Zwitserland en de Faculteit der Aard- en Levenswetenschappen van de Vrije Universiteit in Amsterdam slaagde erin om te repliceren hoe de kern van Mars eruit ziet. Met behulp van een diamantkamer, het team was in staat om drukomstandigheden na te bootsen op ijzer-zwavel- en ijzer-nikkel-zwavelsystemen die overeenkomen met het centrum van Mars.

Wat ze ontdekten was dat bij de verwachte temperaturen in de kern van Mars (~1500 K, of 1227 °C; 2240 ° F), de binnenkern zou vloeibaar zijn, maar enige stolling zou optreden in de buitenste kern. Dit is heel anders dan de kern van de aarde, waar de stolling van de binnenkern warmte afgeeft die de buitenste kern gesmolten houdt, waardoor het dynamo-effect ontstaat dat ons magnetische veld aandrijft.

De afwezigheid van een vaste binnenkern op Mars zou betekenen dat de eens vloeibare buitenkern een andere energiebron moet hebben gehad. Van nature, die warmtebron is sindsdien uitgevallen, waardoor de buitenste kern stolt, waardoor elk dynamo-effect wordt gestopt. Echter, hun onderzoek toonde ook aan dat planetaire koeling in de toekomst kan leiden tot kernstolling, hetzij door ijzerrijke vaste stoffen die naar het centrum zinken, hetzij door kristallisatie van ijzersulfiden in de kern.

Met andere woorden, De kern van Mars kan ooit solide worden, die de buitenste kern zou verwarmen en gesmolten zou maken. Gecombineerd met de eigen rotatie van de planeet, dit zou het dynamo-effect genereren dat het magnetische veld van de planeet opnieuw zou activeren. Als dit waar is, dan kan het koloniseren van Mars en het daar veilig wonen een kwestie zijn van wachten tot de kern is uitgekristalliseerd.

Er is geen manier omheen. Momenteel, de straling op het oppervlak van Mars is behoorlijk gevaarlijk! Daarom, bij toekomstige bemande missies naar de planeet moet rekening worden gehouden met stralingsafscherming en tegenmaatregelen. En elk langdurig verblijf daar - althans voor de nabije toekomst - zal in de grond moeten worden ingebouwd, of gehard tegen zonne- en kosmische straling.

Maar je weet wat ze zeggen dat noodzaak de moeder van de uitvinding is, Rechtsaf? En met beroemdheden als Stephen Hawking die zegt dat we andere werelden moeten gaan koloniseren om als soort te kunnen overleven, en mensen zoals Elon Musk en Bas Lansdrop die het willen laten gebeuren, we zullen zeker een aantal zeer inventieve oplossingen zien in de komende generaties!