宇宇宙辐射伤害高于此前预测?愈加严重?

文章作者:bianji3 | 2018-03-22
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     宇宙线亦称为宇宙射线,是来自外太空的带电高能次原子粒子。它们可能会产生二次粒子穿透地球的大气层和表面。射线这个名词源自于曾被认为是电磁辐射的历史。主要的初级宇宙射线(来自深太空与大气层撞击的粒子)成分在地球上一般都是稳定的粒子,像是质子、原子核、或电子。但是,有非常少的比例是稳定的反物质粒子,像是正电子或反质子,这剩余的小部分是研究的活跃领域。

美国新罕布什尔大学太空科学中心的一项新研究警告称,未来重返月球或探索火星的太空任务中,辐射暴露水平可能会远高于此前的预测。

  美国新罕布什尔大学太空科学中心的一项新研究警告称,未来重返月球或探索火星的太空任务中,辐射暴露水平可能会远高于此前的预测。

   据报道,在科幻小说中,我们常可以看到前往宇宙深处探索的宇航员受到宇宙射线轰击的情节,而现实中,辐射暴露是真实存在的科学事实。美国新罕布什尔大学太空科学中心的一项新研究警告称,未来重返月球或探索火星的太空任务中,辐射暴露水平可能会远高于此前的预测,这对宇航员和卫星技术都是严峻的考验。

  “通过对过去四年来太阳周期活动的测量,发现辐射剂量水平呈现上升趋势,至少提高了30%,表明辐射正在变得更加强烈,”研究第一作者、物理学教授内森·斯瓦顿(Nathan Schwadron)说,“就太空旅行和太空天气而言,这些粒子辐射是重要的环境因素,必须进行详细的研究,并且在未来设计前往月球、火星、小行星和更深处宇宙的任务时必须考虑在内。”

  这项研究的结果发表在近期的《空间天气》(Space Weather)杂志上。研究人员发现银河宇宙射线(Galactic Cosmic Rays,GCR)中的大通量部分正在迅速上升,并且正在超越太空时代其他任何有记录的时期。他们还指出,发生在2017年9月的一次太阳高能粒子(Solar Energetic Particle,SEP)事件——强度最大的事件之一——释放了大剂量的辐射,有可能对人类和卫星带来重大风险。未加防护的宇航员可能会出现严重反应,比如放射病或更严重的长期健康问题,包括癌症和心脏、大脑、中枢神经系统等器官的损伤。

  2014年,内森·斯瓦顿的研究团队预测称,从一个太阳极小期(solar minimum)到下一极小期会增加大约20%的辐射剂量。四年之后,他们最新的研究结果显示,目前的情况已经比原先的预计提高了10%,表明辐射环境正变得越来越糟糕。

  “我们现在知道,目前人类宇航员能到达的深太空辐射环境与之前载人登月任务时的环境已经非常不同,”斯瓦顿说道。研究人员采用了月球勘测轨道飞行器(LRO)上测量辐射效应的宇宙射线望远镜(CRaTER)所获得的数据。月球轨道的观测(以及其他太空中的观测)结果显示,银河宇宙射线的辐射剂量正在以比以往预计的更快速度上升。研究人员提到了近期太阳活动出现了反常的长时间平静。相反,如果太阳活动较为活跃,表现为有频繁的黑子活动,就会加强太阳的磁场。这个磁场会被太阳风拖出太阳系,并使银河宇宙射线从太阳系——以及执行太空任务的宇航员——中转移出去。

  在太空时代的大部分时间中,太阳活动会像钟表一样在11年的周期里有规律地起伏,其中6到8年为平静状态,称为太阳极小期,接下来2到3年里太阳会变得更加活跃。然而,从2006年开始,科学家观测到了至今持续时间最长的太阳极小期和最弱的太阳活动。

  虽然总体减弱,但2017年9月的太阳活动爆发产生了显著的太阳粒子事件,由日冕物质抛射导致的粒子加速也引发了相关的辐射增强。研究人员总结称,辐射环境将继续带来严重的风险,这些风险不仅与前所未有的大通量银河宇宙射线有关,而且与大型但孤立的太阳高能粒子事件联系在一起。这些都将对未来的空间天气预报能力提出严峻的考验

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