Жилет AstroRad снизил радиационную нагрузку до 60%: данные миссии Artemis I
В дальних космических полётах одной из главных опасностей остаётся ионизирующее излучение, особенно солнечные протонные события — кратковременные выбросы частиц, способные за несколько часов заметно увеличить дозу, полученную экипажем. Полностью защитить корабль сложно из-за массы, поэтому международная команда учёных проверила другой подход: экранировать не весь аппарат, а самые чувствительные органы человека.
Для этого использовался жилет AstroRad, созданный компаниями StemRad и Lockheed Martin. Он устроен не как равномерный слой защиты, а сосредотачивает материал над красным костным мозгом, лёгкими, желудком, кишечником, грудью и репродуктивными органами. Основой служит водородсодержащий полиэтилен высокой плотности, разделённый на шестиугольные сегменты, чтобы сохранить гибкость. Тестовая версия весила около 26 кг.
Проверка проходила в 2022 году во время беспилотной миссии Artemis I. В кабине корабля Orion находились два антропоморфных манекена — Helga и Zohar, имитирующие человеческие ткани. Zohar был в жилете, Helga — без защиты. Крупной солнечной бури за время полёта не случилось, поэтому исследователи использовали данные, полученные при прохождении через радиационный пояс Ван Аллена, и построили компьютерную модель переноса излучения.
Расчёты показали, что для сценария солнечного события августа 1972 года эффективная доза снижается примерно на 60%: с 222,3 до 87,5 мЗв. Для более жёсткого события октября 1989 года защита слабее из-за большего количества высокоэнергетических протонов, но снижение всё равно составило почти 38,5% — с 233,5 до 143,6 мЗв. Эффект для отдельных органов оказался ещё заметнее: доза для груди уменьшалась на 75%, для желудка — на 66%, для толстой кишки — на 65%, для лёгких — на 61% в сценарии 1972 года.
Такая разница объясняется принципом работы жилета: материал распределён не равномерно, а сконцентрирован там, где радиационное поражение сильнее всего сказывается на рисках для здоровья. Мозг почти не защищается — снижение дозы для него составило около 3%. Авторы сравнили результат с нормами NASA: без жилета событие уровня 1972 года дало бы экипажу около 204 мЗв, а с жилетом — 85,3 мЗв. Оба варианта остаются ниже установленного ограничения в 250 мЗв для отдельного солнечного протонного события.
Важно уточнить, что AstroRad не предназначен для защиты от галактических космических лучей — эти частицы приходят непрерывно и имеют гораздо более высокую энергию. Жилет рассматривается как аварийная мера на время солнечной бури. По сравнению с радиационным убежищем внутри корабля, он позволяет астронавту оставаться мобильным и продолжать работу, а не перемещаться в ограниченную зону.
Эксперимент не доказывает работу жилета в реальной солнечной буре: результаты получены путём моделирования на основе данных Artemis I. После анализа разработчики уже снизили массу версии примерно до 16 кг без существенной потери защитных свойств. В дальнейшем рассматриваются более лёгкие варианты и возможность изготавливать защиту прямо в космосе из местных материалов.
