科學(xué)家很早就知道，月球上的輻射水平相對(duì)較高，因?yàn)槟抢餂]有大氣層或磁場(chǎng)作為保護(hù)(幸運(yùn)的是，地球擁有這兩種屏障，保護(hù)著生命免受有害輻射的威脅)。但是，多年來的研究表明，精確的月
北京時(shí)間 9 月 30 日消息，科學(xué)家對(duì)宇航員在月球上所受到的輻射劑量已經(jīng)有了相當(dāng)準(zhǔn)確的估計(jì)，但這一結(jié)果可能還不足以阻止人類再次登上月球展開探索。
通過一項(xiàng)新研究，我們終于知道了未來的月球漫步者將會(huì)面臨什么樣的輻射環(huán)境。宇航員在月球表面蹦蹦跳跳時(shí)，每小時(shí)將吸收約 60 微西弗的輻射，這比在跨大西洋客機(jī)上的輻射劑量高 5 到 10 倍，約是我們?cè)诘厍虮砻嫔纤艿捷椛鋭┝康?00倍。
換言之，宇航員在月球上的長(zhǎng)期停留將使其身體暴露在高劑量的輻射下。盡管這些數(shù)值確實(shí)很高，但對(duì)于未來的登月任務(wù)而言，可能還不足以成為主要的妨礙因素。
先進(jìn)著陸器的開拓性結(jié)果
科學(xué)家很早就知道，月球上的輻射水平相對(duì)較高，因?yàn)槟抢餂]有大氣層或磁場(chǎng)作為保護(hù)(幸運(yùn)的是，地球擁有這兩種屏障，保護(hù)著生命免受有害輻射的威脅)。但是，多年來的研究表明，精確的月球輻射數(shù)值很難確定。
例如，美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)局的阿波羅號(hào)宇航員在 1969 年至 1972 年間登上月球時(shí)，所用的輻射計(jì)記錄的是任務(wù)期間累積的總輻射劑量，而不是月球表面輻射水平的詳細(xì)情況。新的研究使科學(xué)家有了更詳細(xì)的認(rèn)識(shí)。
這些數(shù)據(jù)是由德國(guó)制造的 “月球著陸器中子及輻射劑量探測(cè)儀”(Lunar Lander Neutron and Dosimetry，簡(jiǎn)稱 LND)提供的，而搭載該儀器的正是中國(guó)的嫦娥四號(hào)登月任務(wù)。2019 年 1 月，嫦娥四號(hào)在月球未被探測(cè)的背面首次實(shí)現(xiàn)了軟著陸，創(chuàng)造了歷史。
嫦娥 4 號(hào)由名為 “玉兔 2 號(hào)”的月球車和著陸器組成，目前二者仍在運(yùn)行中，LND 是著陸器科學(xué)有效載荷的一部分，其所處位置得到了部分防護(hù)，可以 “很好地顯示太空服內(nèi)的輻射情況”。
LND 的數(shù)據(jù)顯示，像銀河宇宙射線(galactic cosmic rays，簡(jiǎn)稱 GCRs)這樣的高能帶電粒子，在月球表面每小時(shí) 60 微西弗的總劑量中約占 75%，這些粒子被遙遠(yuǎn)的超新星爆發(fā)加速到極高的速度。
根據(jù) 9 月 25 日在線發(fā)表在《科學(xué) - 進(jìn)展》(Science Advances)雜志上的這項(xiàng)新研究，月球上的銀河宇宙射線輻射量比國(guó)際空間站上的宇航員所受到的要高出 2.6 倍(空間站在地球大氣層上空運(yùn)行時(shí)，會(huì)受到地球磁場(chǎng)的保護(hù))。
不會(huì)妨礙阿爾忒彌斯計(jì)劃
美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)正致力于在 2024 年將宇航員送上月球，并通過名為 “阿爾忒彌斯”(Artemis)的太空探索計(jì)劃，于這個(gè)十年內(nèi)在月球及其周圍建立一個(gè)人類可持續(xù)存在的空間站。NASA 官員表示，在阿爾忒彌斯計(jì)劃中獲得的經(jīng)驗(yàn)也將有助于為載人登陸火星鋪平道路，而按照 NASA 的設(shè)想，載人登陸火星將在本世紀(jì) 30 年代實(shí)現(xiàn)。
一份對(duì) NASA 的輻射暴露要求的解讀顯示，最新報(bào)告的這些數(shù)據(jù)并不會(huì)影響阿爾忒彌斯計(jì)劃。NASA 的要求規(guī)定，任何宇航員接受的職業(yè)輻射劑量都不能導(dǎo)致其終生癌癥死亡風(fēng)險(xiǎn)增加 3% 以上。造成這種危險(xiǎn)的總當(dāng)量劑量除其他因素外，還取決于宇航員的性別，以及開始接受輻射時(shí)的年齡。
女性和年輕宇航員面臨的風(fēng)險(xiǎn)更大。例如，一名 25 歲就開始航天生涯的女宇航員的職業(yè)暴露上限為 100 萬微西弗，而 55 歲就開始飛行的男性的職業(yè)暴露上限是這個(gè)上限的四倍。不過，在每小時(shí) 60 微西弗的情況下，這位 25 歲的女宇航員可以用將近 700 天的時(shí)間探索月球表面，才會(huì)超過她的壽命暴露極限(這一計(jì)算并不包括她往返月球的時(shí)間)。
該研究的作者表示，LND 測(cè)量的銀河宇宙射線數(shù)值可能高于在月球表面漫步的宇航員經(jīng)歷的任何輻射暴露，因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)是在太陽的 11 年活動(dòng)周期中不活躍的時(shí)期收集的，相對(duì)而言，更多的銀河宇宙射線能夠掠過日球?qū)?、帶電粒子泡和太陽自身周圍的磁?chǎng)。
然而，這一切并不意味著在阿爾忒彌斯計(jì)劃中，宇航員的登月時(shí)限只有兩年;為了安全起見，NASA 無疑希望宇航員的輻射暴露隨時(shí)間 “攤平”。例如，對(duì)于在國(guó)際空間站上飛行的 NASA 宇航員，其每年的輻射量均不能超過 50000 微西弗。
另一方面，NASA 可能也會(huì)盡力將阿爾忒彌斯計(jì)劃宇航員所經(jīng)歷的輻射風(fēng)險(xiǎn)降到最低，尤其是那些在月球表面執(zhí)行任務(wù)及繞月飛行的宇航員。
“在時(shí)間更長(zhǎng)的登月任務(wù)中，宇航員必須保護(hù)自己免受(輻射暴露)，他們可以用一層厚厚月球巖石蓋住居住地，”研究作者之一、德國(guó)基爾大學(xué)的羅伯特 · 維默爾 - 施魏因格魯伯(Robert Wimmer-Schweingruber)說，“這可以降低在月球上長(zhǎng)時(shí)間生活而導(dǎo)致的癌癥和其他疾病的風(fēng)險(xiǎn)。”維默爾 - 施魏因格魯伯的團(tuán)隊(duì)建造了 LND。
這些措施也將有助于防范零星但有潛在危險(xiǎn)的太陽爆發(fā)，即所謂的太陽質(zhì)子事件(solar particle events，簡(jiǎn)稱 SPEs)。在這項(xiàng)新研究的覆蓋范圍內(nèi)，LND 沒有發(fā)現(xiàn)任何太陽質(zhì)子事件，但未來的月球探險(xiǎn)者很可能會(huì)遭遇這些高能粒子。
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