Для польотів за межі магнітного захисту Землі найбільшою невидимою небезпекою залишається радіація. На Місяць можна долетіти за кілька днів, але під час тривалої місії екіпаж постійно отримує дозу від галактичних космічних променів і ризикує потрапити під потужну сонячну частинкову подію. Саме тому результати експерименту AstroRad на Artemis I мають значення далеко за межами одного жилета.
Під час безпілотної місії Orion навколо Місяця у 2022 році всередині корабля летіли два антропоморфні манекени — Helga та Zohar. Вони були оснащені великою кількістю дозиметрів і відтворювали те, як випромінювання проходить крізь жіноче тіло. Один манекен носив прототип захисного жилета AstroRad, інший слугував контрольним.
Захист сконцентрований не на всьому тілі, а на найуразливіших органах
Зробити повністю «свинцевий скафандр» для космосу практично неможливо — він був би надто важким. AstroRad використовує іншу логіку: найбільш товстий захист розташовують навколо органів, для яких гостре опромінення особливо небезпечне, а інші ділянки прикривають менше.
Матеріали з великою кількістю водню добре гальмують заряджені частинки, тому жилет створений із полімерних структур, оптимізованих під космічне випромінювання. Він має бути достатньо гнучким, щоб астронавт міг рухатися, і водночас достатньо масивним у стратегічних місцях.
Аналіз даних Artemis I показав суттєве зменшення дози в захищених ділянках. Для умов, подібних до небезпечних сонячних частинкових подій, зниження в окремих органах і сценаріях сягало приблизно половини або більше. Це вже рівень, здатний змінити оцінку ризику для екіпажу під час великої сонячної бурі.
Жилет не вирішує всю проблему космічної радіації
У космосі існує кілька типів випромінювання, і вони поводяться по-різному. Сонячні частинки часто мають нижчі енергії та краще екрануються матеріалом. Натомість високоенергетичні галактичні космічні промені проникають глибше, а при взаємодії з речовиною можуть породжувати вторинні частинки.
Тому AstroRad насамперед розглядають як засіб на випадок сонячних бур. Під час таких подій астронавт може одягнути жилет і перейти в найбільш захищену частину корабля. Це поєднує персональний та конструктивний захист і дозволяє не обтяжувати весь корабель однаково товстими стінами.
Сам Orion також показав, наскільки важлива геометрія захисту. Попередні вимірювання Artemis I продемонстрували, що простий поворот корабля відносно напрямку потоку частинок здатен приблизно вдвічі змінити дозу в певних умовах. Отже, майбутня радіаційна безпека може складатися з комбінації орієнтації корабля, спеціального укриття та персонального захисту.
Для польоту на Марс такі технології стануть ще важливішими
Місячні місії відносно короткі. Подорож до Марса й назад триватиме багато місяців, а швидко повернутися на Землю під час небезпечної сонячної активності буде неможливо. Через це навіть часткове зниження гострої дози може мати велике значення.
Радіація збільшує ризик раку, катаракти, серцево-судинних і дегенеративних захворювань, а дуже велика доза за короткий час може викликати гострі тканинні ушкодження. Тому персональний захист — це не питання комфорту, а одна з умов реалістичної далекої космонавтики.
AstroRad ще потребує подальшого розвитку, перевірки з реальними екіпажами та оцінки зручності в роботі. Але Artemis I дала найважливіше — дані з реального польоту за межами низької навколоземної орбіти. І вони показали, що носимий радіаційний захист може бути не просто концептом, а практичним елементом майбутніх місячних і марсіанських місій.
Сам експеримент MARE був особливо цінним тим, що дозволив порівнювати два майже однакові «тіла» одночасно в одному радіаційному середовищі. Це значно сильніше, ніж порівнювати дані з різних місій, де змінюються траєкторія, сонячна активність і конструкція корабля. Дозиметри всередині манекенів давали інформацію не лише про загальну дозу, а й про те, як захист працює для різних органів.
Окреме значення має жіноча анатомічна модель. Радіаційні ліміти для астронавтів залежать від статі, віку та чутливості конкретних тканин, а ризик для молочної залози, легенів і кровотворних органів може відрізнятися. Тому персональний захист повинен бути не універсально товстим, а анатомічно оптимізованим.
На практиці майбутній екіпаж навряд чи носитиме такий жилет постійно протягом усієї місії. Найреалістичніший сценарій — використання за сигналом про сильний сонячний викид, коли система космічної погоди попереджає про наближення потоку частинок. Тоді астронавти можуть кілька годин або діб провести в максимально захищеній конфігурації, поєднавши жилет із укриттям із запасів води, їжі та обладнання.
Для планування місій це означає, що радіаційний захист дедалі більше стає задачею системної інженерії. Потрібно поєднати прогноз космічної погоди, дозиметри в реальному часі, орієнтацію корабля, розташування запасів і персональні засоби. Жилет не замінює жоден із цих компонентів, але додає ще один шар захисту саме тоді, коли час на реакцію обмежений.
