Радиационный жилет для астронавтов успешно испытан в полете на Луну и обратно

Компания StemRad и NASA провели испытания прототипа радиационного жилета AstroRad в ходе миссии Artemis 1. Жилет успешно защитил манекен от космической радиации, что открывает путь к его использованию в будущих пилотируемых миссиях.

Радиационная защита — одна из главных проблем для будущих пилотируемых миссий в дальний космос. В отличие от коротких полетов к МКС, путешествие к Луне и Марсу требует надежной защиты от солнечных вспышек и галактических космических лучей. Недавно стало известно, что прототип жилета AstroRad, созданный израильской компанией StemRad, успешно прошел испытания в ходе миссии Artemis 1, облетев Луну и вернувшись на Землю. Это первый случай, когда радиационный жилет был протестирован в реальных условиях дальнего космоса.

Испытания AstroRad в миссии Artemis 1

В рамках миссии Artemis 1, которая состоялась в конце 2022 года, на борту корабля Orion находились два манекена: Helga и Zohar. Один из них, Zohar, был одет в жилет AstroRad, а второй, Helga, служил контрольным образцом без защиты. Манекены были оснащены датчиками, измеряющими дозу радиации в различных органах. Результаты, опубликованные в журнале Nature, показали, что жилет снизил дозу радиации в чувствительных органах, таких как желудок и легкие, в среднем на 50-60%.

Эти данные стали важным шагом в разработке средств индивидуальной защиты для астронавтов. В отличие от традиционного подхода, когда радиационная защита встраивается в конструкцию корабля, жилет позволяет защитить непосредственно тело астронавта. Это особенно актуально для длительных миссий, где вес и объем имеют критическое значение.

Предыстория и контекст

Идея использования жилета для радиационной защиты возникла не на пустом месте. StemRad уже несколько лет разрабатывает подобные технологии для использования на Земле, например, для защиты персонала на атомных электростанциях или в зонах с повышенным радиационным фоном. Однако адаптация для космоса потребовала значительных усилий: жилет должен быть легким, гибким и при этом обеспечивать достаточную защиту.

В прошлом для защиты от радиации использовались различные подходы: от свинцовых экранов до водяных баков вокруг жилых отсеков. Однако все они имеют недостатки: свинец тяжел, вода требует герметичных контейнеров. Жилет AstroRad, напротив, использует слоистую структуру из полиэтилена и других материалов, которые эффективно поглощают космические лучи.

Интересно, что в ходе миссии Artemis 1 корабль Orion также был оснащен системой радиационной защиты, но данные показали, что жилет обеспечивает дополнительный уровень безопасности. Это особенно важно для сценариев, когда астронавтам приходится покидать корабль, например, при выходе на поверхность Луны или Марса.

Как работает жилет AstroRad?

Принцип работы жилета основан на поглощении и рассеивании ионизирующего излучения. Внутри жилета находятся слои из полиэтилена высокой плотности и других материалов, которые замедляют частицы и снижают их энергию. Это позволяет защитить внутренние органы, которые наиболее чувствительны к радиации, такие как костный мозг, желудок и легкие.

Жилет имеет модульную конструкцию, что позволяет адаптировать его под разные размеры тела и типы миссий. В сложенном виде он занимает мало места, что важно для ограниченного пространства космических кораблей. По данным StemRad, жилет весит около 4,5 килограммов, что делает его вполне приемлемым для использования в длительных полетах.

Технические подробности и результаты измерений

Исследователи из немецкого аэрокосмического центра DLR, которые участвовали в эксперименте, использовали манекены, созданные в рамках проекта Matroshka. Эти манекены имитируют ткани человеческого тела и оснащены датчиками, которые измеряют поглощенную дозу радиации в разных органах. Сравнение данных с Helga и Zohar позволило точно оценить эффективность жилета.

Результаты показали, что жилет снижает дозу радиации в желудке на 62%, в легких на 56%, а в костном мозге на 35%. Однако эффективность жилета зависит от направления излучения: при попадании частиц под углом защита менее эффективна. Тем не менее, в целом результаты признаны обнадеживающими.

Кого затронет и как

Прежде всего, эти результаты важны для NASA и других космических агентств, планирующих пилотируемые миссии к Луне и Марсу. Программа Artemis предполагает возвращение человека на Луну уже в середине 2020-х годов, а затем и создание постоянной базы. Использование жилетов AstroRad может стать стандартным элементом экипировки астронавтов.

Для StemRad это открывает новые рынки: помимо космоса, жилет может использоваться в авиации, на атомных объектах и в медицине. Для российских космических программ, таких как Роскосмос, эти данные также представляют интерес, особенно в свете планов по созданию российской орбитальной станции и возможных лунных миссий.

Что будет дальше

Следующим шагом станет интеграция жилета в скафандры астронавтов. В настоящее время ведутся работы по созданию версии, которая будет использоваться в миссии Artemis 2, запланированной на 2024 год. Планируется, что астронавты будут надевать жилет поверх специального белья, а затем скафандр. Также рассматривается возможность использования жилета для защиты от радиации при длительном пребывании на поверхности Луны.

Кроме того, данные, полученные в ходе миссии Artemis 1, помогут уточнить модели радиационной обстановки в дальнем космосе и улучшить прогнозирование солнечных вспышек. Это важно для планирования миссий, особенно тех, которые будут проходить в периоды повышенной солнечной активности.

Итог

Успешные испытания жилета AstroRad — значимый шаг в обеспечении безопасности астронавтов в дальнем космосе. Хотя предстоит еще много работы, чтобы сделать жилет частью стандартного снаряжения, уже сейчас очевидно, что индивидуальная радиационная защита станет ключевым элементом будущих пилотируемых миссий. Следите за новостями: впереди Artemis 2 и первые пилотируемые полеты к Луне, и вполне возможно, что астронавты будут носить именно такие жилеты.