В последнее время все чаще и чаще появляется информация от космических агентств различных стран, касательно их планов по отправке экспедиций с людьми на Марс, Луну и астероиды, летающие в открытом космосе. Но, как только космические аппараты выйдут из-под защиты земной магнитосферы в открытое космическое пространство, на организмы людей-астронавтов обрушится губительный поток космического излучения и радиации. Понимая необходимость в дополнительной защите людей, исследователи Европейского космического агентства (ЕКА) начали программу по поиску материала, который может обеспечить максимально эффективную защиту от космических лучей.

Космические лучи представляют собой ядра атомов вещества, которое было извергнуто в космическое пространство с поверхности активных и умирающих звезд. Эти ионы, имеющие большую массу, разогнаны до огромных скоростей и поэтому имеют собой высокую опасность для организма человека и его здоровья. Помимо космических лучей в космосе есть еще и космическая радиация, в основном состоящая из высокоэнергетических протонов, которые в больших количествах излучает наше Солнце. К счастью, от второго вида космического излучения защититься достаточно легко. А магнитное поле Земли защищает нас и тех, кто находится на низкой околоземной орбите на борту Международной космической станции, одинаково хорошо от большей части обоих видов космического излучения.

Использование более толстых и более плотных металлических радиационных щитов не является надежным и эффективным решением. Высокоэнергетические частицы, двигающиеся с огромными скоростями, при столкновении с металлическим препятствием могут произвести целый ливень более мелких частиц вторичного излучения, которые в некоторых случаях могут представлять для человеческого организма еще большую опасность.

Рис. 1.

Все вышеперечисленное является большой проблемой, которая не решена на сегодняшний день. Именно поэтому агентство ЕКА начало двухлетний проект, в ходе которого будут изучены самые различные материалы и выбраны материалы, обеспечивающие максимальный уровень защиты от различных видов радиации.

В этом проекте, имеющем название ROSSINI (Radiation Shielding by ISRU (In-Situ Resource Utilisation) and/or Innovative Materials for EVA, Vehicle and Habitat), используется линейный ускоритель Центра исследований тяжелых ионов GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research, Дармштадт, Германия. Этот ускоритель является единственным в Европе средством, способным смоделировать поток высокоэнергетических ядер тяжелых элементов, которые составляют основу межгалактических космических лучей.

Однако, первый этап программы был выполнен учеными из Лаборатории НАСА по изучению космической радиации (NASA Space Radiation Laboratory), расположенной в Брукхевене, Нью-Йорк. Ученые провели испытания различных многообещающих материалов, включая алюминий, воду, полиэтиленовый пластик, сложные многослойные материалы и даже образцы лунного грунта. Последние два материала были выбраны потому, что они будут доступны в качестве местных материалов для членов будущей лунной экспедиции.

«Оказалось, что чем легче атомы материала, тем лучшую защиту от радиации обеспечивает этот материал» – рассказывает Алессандра Меникуччи (Alessandra Menicucci). Используя набор инструментов Geant4 для моделирования ударов частиц по материалу, исследователи выяснили, что

вода и полиэтилен работают в качестве защиты лучше, чем алюминий. Но самый высокий уровень защиты обеспечил насыщенный водородом материал, изначально разработанный британской компанией Cella Energy, который используется в емкостях для хранения запасов водорода.

В ходе и по окончанию выполнения программы ROSSINI ученые ЕКА сделают все полученные данные и материалы доступными для всех заинтересованных организаций и лиц, которые смогут использовать их при планировании и в подготовке к полетам в дальний космос.