Сергей Богачев

Физик

Солнце — угроза или защита?

Какое Солнце удобнее для освоения дальнего космоса — активное или спокойное? Почему этот вопрос волнует тех, кто готовится отправить людей на Луну и на Марс? И почему мы не можем дать на него точного ответа? Об этом рассказывает сотрудник Лаборатории рентгеновской астрономии Солнца ФИАН, доктор физико-математических наук Сергей Богачев.

Национальное аэрокосмическое агентство США (NASA) опубликовало на своем сайте результаты исследования, согласно которым ближайшее десятилетие пройдет под знаком спокойного Солнца. Предстоящий солнечный цикл, по соответствующему прогнозу, будет еще на 30–50 процентов более слабым, чем прошедший, тоже далеко не рекордный.

В этом прогнозе NASA нет ничего удивительного. Даже не вооружаясь сложными моделями, а просто взглянув на график солнечной активности за последнее столетие, нетрудно заметить, что глобальная солнечная активность идет на спад. Пик ее пришелся на середину XX века, когда был зарегистрирован не просто крупный, а, видимо, даже рекордный по силе всплеск за весь период наблюдений с 1749 года (именно с этого момента отсчитывается астрономически достоверный ряд наблюдений солнечных пятен).

Некоторое повторное усиление было в 1980-х годах, а затем график солнечной активности уверенно двинулся вниз. В этой динамике нет ничего удивительного.

Исследования солнечной активности методами радиоуглеродного анализа показывают, что XX век в целом был периодом высокой активности (он так и называется на тысячелетних графиках — современный максимум. Рано или поздно этот максимум должен был закончиться, и, возможно, именно это сейчас и происходит.

В прогнозе NASA интересен, однако, вывод о том, что ближайшие десятилетия, по причине спада активности Солнца, станут благоприятными для начала экспансии в дальний космос — на Луну и Марс. Данное утверждение стоит того, чтобы обратить на него внимание и если не опровергнуть его, то хотя бы просто прокомментировать.

На первый взгляд, вывод вполне логичен. Раз главная угроза для космонавтов — это космическая радиация, а ее основным источником является Солнце, то чем оно спокойнее, тем безопаснее полеты. На самом деле ситуация несколько сложнее.

Так, на последнем заседании Совета по космосу Российской академии наук 29 мая 2019 года в числе прочего обсуждался вопрос безопасности космических перелетов и был сделан совершенно противоположный вывод: ближайшие десятилетия как раз из-за низкой активности Солнца станут более опасными для межпланетных перелетов (доклад директора НИИЯФ МГУ Михаила Панасюка можно посмотреть здесь, о влиянии солнечной активности на космонавтику — с 1:33:00). Кто же прав?

Ответить на этот вопрос однозначно сложно, но можно хотя бы пояснить, как на одной и той же фактической базе, при общем согласии о снижении глобальной активности Солнца, делаются столь противоположные выводы.

Причина в том, что солнечная активность не единственный источник космической радиации. Второй ее компонентой являются космические лучи, приходящие из дальнего космоса; иногда их называют галактические космические лучи. Энергии галактических космических лучей очень велики (до 1015 электронвольт) — несравнимо больше тех, условно смешных, значений, которые способна произвести наша звезда-карлик (до 1010 электронвольт).

Кроме того, галактические лучи присутствуют постоянно, в отличие от солнечной радиации, которая формируется только во вспышках. Если, скажем, при полете на Луну, длящемся порядка суток, можно просто проскочить между солнечными вспышками, то с галактическими лучами такой фокус уже не пройдет.

Но выход все же есть. Наблюдения показывают, что в период максимума солнечной активности, когда магнитное поле Солнца значительно усиливается, оно, как щитом, закрывает собой ближайшие планеты, в число которых входит и Земля.

Интенсивность галактических лучей вблизи орбиты Земли в годы максимума цикла существенно снижается — многие из них просто не могут пробить этот магнитный щит и отклоняются им в сторону. В минимуме же цикла, когда межпланетное магнитное поле ослабевает, интенсивность галактических лучей у Земли, напротив, увеличивается.

Вот и получается, что чем ниже солнечная активность, тем выше интенсивность галактических космических лучей. И наоборот. Остается выбрать, что же все-таки лучше. Выбрать, тем не менее, пока не получается, что видно из приведенных выше противоположных мнений.

Сторонники того, что Солнце представляет бóльшую опасность, указывают: хотя энергии отдельных солнечных частиц и фотонов не достигают галактических значений, число этих частиц и их полная энергия существенно больше. Радиационное же воздействие на биологические объекты и технику носит накопительный характер и измеряется общей дозой, которая гораздо быстрее накапливается от солнечных вспышек, чем от галактических излучений. Следовательно, осваивать Солнечную систему лучше при низкой солнечной активности.

Свои аргументы, однако, есть и у сторонников теории большего вреда от галактических лучей. По их мнению, от низкоэнергичной солнечной радиации можно просто экранироваться. Галактические же лучи, в силу чудовищных энергий, пробивают любую защиту и почти не ослабевают, проходя через тонкие стенки космических кораблей.

Кроме того, считается, что галактические лучи, хотя и создают меньшую дозовую нагрузку, гораздо эффективнее наносят разовые повреждения клеткам живых тканей и полупроводниковым изделия. Условно говоря, одна мелкая дробинка, летящая с огромной скоростью, может нанести гораздо больший вред организму, чем многочисленные столкновения с медленными и почти неподвижными предметами. Впрочем, эта аналогия в приложении к радиации не вполне корректна.

Но, независимо от прогноза, экспансию в космос, похоже, уже не остановишь. О своем желании отправить людей на Луну и Марс на сегодня заявили несколько стран. Так что в некотором смысле это спор не имеет принципиального значения — его результат не сможет прервать уже начавшийся процесс. Но, конечно, с точки зрения обеспечения безопасности человека соответствующие обсуждения очень важны.

Скорее всего, защищать человека будут и от солнечной, и от галактической радиации. Возможно, в ходе работ по этим направлениям удастся получить и решающие данные по опасности каждой из компонент и окончательно понять, какое же Солнце (спокойное или активное) опаснее для полетов в космос.

Ранее в этом блоге

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.