19. októbra 1989 o 12:29 UTC masívna slnečná erupcia triedy X13 vytvorila geomagnetickú búrku takú silnú, že polárna žiara na druhý deň rozžiarila oblohu v Japonsku, Amerike, Austrálii a dokonca aj v Nemecku. Ak by ste v tom čase leteli okolo Mesiaca, absorbovali by ste viac ako 6 sievertov žiarenia, čo je dávka, ktorá by vás pravdepodobne zabila do mesiaca.

Preto má kozmická loď Orion, ktorá má tento rok zobrať ľudí na preletovú misiu, pre posádku vysoko chránený búrkový úkryt. Takéto úkryty ale na cestu na Mars nestačia, keďže Orionov štít je určený na 30-dňovú misiu.

Získať podobnú ochranu, akú máme na Zemi, by si vyžadovalo stovky ton materiálu a to na obežnej dráhe jednoducho nie je možné. Základná alternatíva – použitie aktívnych štítov, ktoré odchyľujú nabité častice rovnako ako magnetické pole Zeme – bola prvýkrát navrhnutá v 60. rokoch 20. storočia. Dnes sme konečne blízko k tomu, aby to fungovalo.

Žiarenie z hlbokého vesmíru

Vesmírne žiarenie prichádza v dvoch rôznych príchutiach. Slnečné udalosti, ako sú erupcie alebo výrony koronálnej hmoty, môžu spôsobiť veľmi vysoké toky nabitých častíc (väčšinou protónov). Sú zlé, keď nemáte úkryt, ale je relatívne ľahké sa pred nimi chrániť, pretože slnečné protóny majú väčšinou nízku energiu. Väčšina tokov slnečných častíc je medzi 30 MeV až 100 MeV a dá sa zastaviť krytmi podobnými Orionu.

Potom sú tu galaktické kozmické lúče: častice prichádzajúce mimo slnečnej sústavy, poháňané vzdialenými supernovami alebo neutrónovými hviezdami. Sú pomerne zriedkavé, ale prichádzajú na vás neustále zo všetkých strán. Majú tiež vysoké energie, začínajúce na 200 MeV a dosahujúce niekoľko GeV, vďaka čomu sú vysoko penetračné. Hrubé bloky proti nej neposkytujú veľkú ochranu. Keď sa vysokoenergetické častice kozmického žiarenia zrazia s tenkými štítmi, produkujú toľko nízkoenergetických častíc, že ​​by bolo lepšie mať žiadny štít.

Častice s energiou medzi 70 a 500 MeV sú zodpovedné za 95 % radiačnej dávky, ktorú astronauti dostanú vo vesmíre. Pri krátkych letoch sú hlavným problémom slnečné búrky, pretože môžu byť veľmi prudké a veľmi rýchlo spôsobiť veľké škody. Čím dlhšie však lietate, tým sú GCR problematickejšie, pretože ich dávky sa časom zvyšujú a môžu prejsť takmer všetkým, čo sa im snažíme postaviť do cesty.

Čo nás chráni doma

Dôvod, prečo sa k nám takmer nič z tohto žiarenia nedostane, je ten, že Zem má prirodzený, viacstupňový ochranný systém. Začína to svojím magnetickým poľom, ktoré odchyľuje väčšinu prichádzajúcich častíc smerom k pólom. Nabitá častica v magnetickom poli sleduje krivku, čím silnejšie je pole, tým je krivka tesnejšia. Magnetické pole Zeme je veľmi slabé a takmer neohýba prichádzajúce častice, ale je obrovské a siaha tisíce kilometrov do vesmíru.

Všetko, čo prenikne magnetickým poľom, sa dostane do atmosféry, ktorá, pokiaľ ide o ochranu, zodpovedá 3-metrovej hliníkovej stene. Nakoniec je tu samotná planéta, ktorá znižuje radiáciu na polovicu, pretože vždy máte 6,5 miliardy biliónov ton skál, ktoré vás chránia pred dnom.

Aby som to uviedol do perspektívy, modul posádky Apollo mal v priemere 5 gramov hmoty na štvorcový centimeter stojaci medzi posádkou a radiáciou. Typický modul ISS obsahuje dvojnásobok, asi 10 g/cm 2. Prístrešok Orionu váži 35-45 g/cm2, v závislosti od toho, kde presne sedíte, a váži 36 ton. Na Zemi vám samotná atmosféra dáva 810 g/cm2, čo je takmer 20-krát viac ako naša najlepšie chránená kozmická loď.

Dve možnosti sú pridať viac hmoty – čo sa rýchlo predraží – alebo skrátiť trvanie misie, čo nie je vždy možné. Takže riešenie negatívneho hromadného žiarenia ho nepreruší pri dlhších misiách, dokonca ani s najlepšími tieniacimi materiálmi, ako je polyetylén alebo voda. To je dôvod, prečo je výroba miniaturizovanej, prenosnej verzie magnetického poľa Zeme na stole už od prvých dní vesmírneho prieskumu. Bohužiaľ sme zistili, že sa to oveľa ľahšie povie, ako urobí.