Astronauten op een missie naar Mars zouden tijdens de reis zelf van en naar de Rode Planeet worden blootgesteld aan ten minste 60% van de totale stralingsdosislimiet die wordt aanbevolen voor hun carrière. volgens gegevens van de ESA-Roscosmos ExoMars Trace Gas Orbiter die wordt gepresenteerd op het European Planetary Science Congress, EPSC, in Berlijn, Duitsland, deze week.

Het camerateam van de orbiter presenteert tijdens de bijeenkomst ook nieuwe beelden van Mars. Ze zullen ook de uitdagingen belichten waarmee de recente stofstorm die de hele planeet overspoelde, werd geconfronteerd, voorkomen van hoogwaardige beeldvorming van het oppervlak.

Stralingsbewaking

De Trace Gas Orbiter begon zijn wetenschappelijke missie op Mars in april, en hoewel het zijn primaire doelen is om tot nu toe de meest gedetailleerde inventaris van Mars-atmosfeergassen te bieden - inclusief die die mogelijk verband houden met actieve geologische of biologische processen - verzamelt de stralingsmonitor gegevens sinds de lancering in 2016.

De Liulin-MO-dosismeter van de Fine Resolution Epithermal Neutron Detector (FREND) leverde gegevens over de stralingsdoses die zijn geregistreerd tijdens de zes maanden durende interplanetaire cruise van de orbiter naar Mars, en sinds het ruimtevaartuig een baan rond de planeet bereikte.

Op aarde, een sterk magnetisch veld en een dikke atmosfeer beschermen ons tegen het onophoudelijke bombardement van galactische kosmische straling, fragmenten van atomen van buiten ons zonnestelsel die met bijna de lichtsnelheid reizen en zeer doordringend zijn voor biologisch materiaal.

In de ruimte kan dit ernstige schade aan mensen toebrengen, inclusief stralingsziekte, een verhoogd levenslange risico op kanker, effecten op het centrale zenuwstelsel, en degeneratieve ziekten, daarom onderzoekt ESA manieren om astronauten tijdens lange ruimtevluchten het beste te beschermen.

De ExoMars-metingen bestrijken een periode van afnemende zonneactiviteit, overeenkomend met een hoge stralingsdosis. Verhoogde activiteit van de zon kan de galactische kosmische straling afbuigen, hoewel zeer grote zonnevlammen en uitbarstingen zelf gevaarlijk kunnen zijn voor astronauten.

"Een van de basisfactoren bij het plannen en ontwerpen van een langdurige bemande missie naar Mars is de overweging van het stralingsrisico, ", zegt Jordanka Semkova van de Bulgaarse Academie van Wetenschappen en hoofdwetenschapper van het Liulin-MO-instrument.

"Stralingsdoses die door astronauten in de interplanetaire ruimte worden verzameld, zouden honderden keren groter zijn dan de doses die door mensen in dezelfde periode op aarde worden verzameld, en meerdere malen groter dan de doses astronauten en kosmonauten die aan het internationale ruimtestation werken. Onze resultaten laten zien dat de reis zelf de astronauten zeer veel aan straling zou blootstellen."

De resultaten impliceren dat tijdens een reis van zes maanden naar de Rode Planeet, en uitgaande van zes maanden terug, een astronaut kan worden blootgesteld aan ten minste 60% van de totale limiet voor de stralingsdosis die wordt aanbevolen voor zijn hele carrière.

De ExoMars-gegevens, die in goede overeenstemming is met gegevens van de cruise van Mars Science Laboratory naar Mars in 2011-2012 en met andere deeltjesdetectoren die momenteel in de ruimte zijn - rekening houdend met de verschillende zonnecondities - zullen worden gebruikt om modellen van stralingsomgevingen en beoordelingen van het stralingsrisico voor de bemanningsleden van toekomstige verkenningsmissies.

Een vergelijkbare sensor is in voorbereiding voor de ExoMars 2020-missie om de stralingsomgeving vanaf het oppervlak van Mars te bewaken. Aankomst in 2021, de volgende missie zal een rover en een stationair wetenschappelijk platform aan de oppervlakte omvatten. De Trace Gas Orbiter zal fungeren als een gegevensrelais voor de oppervlakte-activa.

Wereldwijde stofstorm neemt af

Straling is niet het enige gevaar waarmee Mars-missies worden geconfronteerd. Een wereldwijde stofstorm die de planeet eerder dit jaar overspoelde, resulteerde in sterk verminderde lichtniveaus aan het oppervlak, NASA's Opportunity-rover in winterslaap brengen. De op zonne-energie aangedreven rover is al meer dan drie maanden stil.

Een baan rond 400 km boven het oppervlak, het kleur- en stereo-oppervlaktebeeldvormingssysteem van de ExoMars Trace Gas Orbiter, cassis, heeft ook geleden. Omdat het oppervlak van de planeet bijna volledig werd verduisterd door stof, de camera was gedurende een groot deel van de stormperiode uitgeschakeld.

"Normaal houden we er niet van om dit soort beelden vrij te geven (rechts), maar het laat wel zien hoe de stofstorm bruikbare beeldvorming van het oppervlak verhindert, " zegt de hoofdonderzoeker van de camera, Nicolas Thomas van de Universiteit van Bern. "We hadden beelden die erger waren dan dit toen we af en toe naar de omstandigheden keken, en het had niet zoveel zin om door 'soep' heen te kijken."

Maar het camerateam ontdekte dat zelfs een stofwolk een zilveren randje heeft.

"De door stof verduisterde waarnemingen zijn eigenlijk best goed voor kalibratie, " zegt Nicolas. "De camera heeft een kleine hoeveelheid strooilicht en we hebben de stofstormbeelden gebruikt om de bron van het strooilicht te vinden en algoritmen te ontwikkelen om het te verwijderen."

Sinds 20 augustus, CaSSIS is weer begonnen met 24-uurs beeldvorming.

"We hebben nog steeds enkele afbeeldingen die zijn aangetast door de stofstorm, maar het wordt snel weer normaal en we hebben al veel afbeeldingen van goede kwaliteit ontvangen sinds begin september, ’ voegt Nicolaas toe.

Eén afbeelding verkregen op 2 september (hier bovenaan de pagina weergegeven), hoewel niet geheel vrij van artefacten, vertoont opvallende donkere strepen die mogelijk verband houden met de storm zelf. Een mogelijke interpretatie is dat deze kenmerken zijn geproduceerd door 'stofduivels' - wervelwinden - die los oppervlaktemateriaal oproeren. De regio, Ariadne Colles op het zuidelijk halfrond van Mars, werd in maart gefotografeerd door NASA's Mars Reconnaissance Orbiter-camera, voor de storm, en er leek weinig bewijs van deze strepen te zijn.

"We zijn erg verheugd om deze week enkele van de eerste wetenschappelijke resultaten van de ExoMars Trace Gas Orbiter bij EPSC te bespreken, evenals de voortgang van de aanstaande oppervlaktemissie, " zegt Håkan Svedhem, ESA's Trace Gas Orbiter-projectwetenschapper.

"Terwijl onze instrumententeams hard werken aan het analyseren van de details van de atmosferische gasinventaris en het voorbereiden van deze resultaten voor publicatie, we zijn zeker verheugd dat we nu al kunnen bijdragen aan actuele discussies over de stofstorm en over kwesties die essentieel zijn voor toekomstige bemande missies naar Mars."