«Чанъэ-4» измерила уровень радиации на поверхности Луны

Нейтронный и дозиметрический эксперимент на лунном посадочном модуле (Lunar Lander Neutrons and Dosimetry experiment, LND) китайской миссии «Чанъэ-4» впервые измерил уровень радиации на поверхности Луны в зависимости от времени. Эквивалентная мощность дозы излучения составила около 1369 микрозиверт в сутки, что примерно в 2,6 раза превышает аналогичный показатель на борту Международной космической станции и приблизительно в 200 раз — на поверхности Земли. Результаты исследования опубликованы в Science Advances.

Один из основных факторов риска в космосе — это радиационный фон, который преимущественно складывается из множества заряженных частиц, испущенных Солнцем или другими галактическими источниками. Когда частицы пролетают сквозь биологические ткани, их энергии может оказаться достаточно, чтобы повредить молекулы на своем пути. Поверхности Земли ограждена от радиации атмосферой, в которой частицы тормозятся и фон ослабевает, однако в открытом космосе или на поверхности других небесных тел (например, Луны) такая защита отсутствует.

Если частиц вокруг много, и воздействие длится долго, то суммарный эффект от радиационного фона может представлять опасность для здоровья и даже жизни человека. В связи с этим для космонавтов устанавливают нормативы облучения: так, по российским стандартам суммарная доза за всю жизнь не должна превышать одного зиверта, за год — 0,2 зиверта. Кроме того, для планирования пилотируемых космических миссий важно представлять уровень внешнего фона на том или ином этапе полета — это позволяет эффективно продумать защиту от излучения и обезопасить космонавтов.

Ученые из Китая и Германии под руководством Шэньи Чжан (Shenyi Zhang) из Национального космического центра Китайской академии наук проанализировали данные нейтронного и дозиметрического эксперимента на лунном посадочном модуле (LND) миссии «Чанъэ-4», которые тот собирал в январе–феврале 2019 года (только в светлое время лунных суток из-за низких ночных температур), и впервые в истории представили данные о ежедневном уровне радиации на поверхности Луны.

Установка LND вмонтирована в отсек полезной нагрузки спускаемого аппарата и содержит 10 двухсегментных кремниевых детекторов, которые расположены друг за другом. Эти детекторы регистрировали частицы, прилетавшие через отверстие в отсеке полезной нагрузки. По сигналам детекторов рассчитывалась линейная передача энергии — то есть потеря энергии ионизирующего излучения в расчете на единицу длины пути.

Из полученного числа авторы вычитали добавку, вносимую радиоизотопным термоэлектрическим генератором и радиоизотопными нагревателями, которые были установлены на борту посадочного модуля — этот вклад был измерен еще в августе 2018 года, до запуска миссии. Затем ученые конвертировали оставшуюся величину в эквивалентную мощность дозы, чтобы оценить предполагаемое влияние радиации на организм.

По результатам расчетов средняя мощность дозы на поверхности Луны составила около 1369 микрозивертов в сутки — за то же время на борту МКС доза составляет приблизительно 731 микрозиверт, а на Земле аналогичный показатель примерно в 200 раз ниже. Оказалось также, что в пределах погрешности данные LND сходятся с данными лунной миссии CRaTER, которая 2 февраля 2019 года измеряла радиационный фон на точке орбиты вблизи положения посадочного модуля.

Кроме того, исследователи отмечают, что измерения приходились на минимум солнечной активности, а потому их можно использовать для верхней оценки на интенсивность галактических космических лучей — фон от последних в такие периоды является наиболее высоким.

Ранее мы рассказывали об итогах биологического эксперимента на «Чанъэ-4» и результатах исследования, в котором ученые исключили взаимосвязь между повышенными дозами радиации и смертностью от рака и сердечно-сосудистых заболеваний у космонавтов.

Николай Мартыненко