太空辐射有多可怕,人类如何在太空探索中防御太空辐射?

2025-03-23 12:02:54
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自20世纪五六十年代,人类进行太空探索以来,距今已经大半个世纪。目前仅踏上月球。人类对太空的渴望,岂能止步月球。如何保障在太空中的安全,就是当前摆在人类面前一个非常大的问题。

美国钢铁侠伊隆.马斯克开启的火星计划, NASA计划在2030年以后,人类将登上火星。也都临着这样的困绕。而实际上,他们的计划时间还是有些紧张,因为还有许多问题需要解决。

最基本的问题就是太空辐射。自然界中的一切物体,只要温度在绝对温度零度(-273.15摄氏度)以上,都以电磁波和粒子的形式时刻不停地向外传送热量。其中,如光,是电磁辐射的一种形式。中央供暖系统散发出来的热也是辐射的一种等,这些对我们人类是有益的。另一些辐射则是人类,特别是太空中宇航员的致命杀手。它能够破坏人体的DNA,使得他们的行为异常,有时可能导致癌症。太空辐射粒子像极其微小的炸弹将分子炸碎。深层宇宙射线比地球附近的太空辐射更具有破坏性。这就是高能宇宙射线。它的能量以电磁波或粒子(如阿尔法粒子、贝塔粒子等)的形式向外扩散。

太阳系中危险的辐射就是太阳。它不断发出许多不同频率的光,并持续地输出太阳能。太阳风吹出高能质子,电子和α粒子。这些粒子和波长可能会对人类构成危险。由其是太阳风、太阳耀斑和日冕等。由于多种因素影响,它们每次爆发都可以将几十亿吨的等离子抛进行星际空间。如果宇航员在没有保护的情况下,很容易受到严重的太空辐射,造成器官受损,基因变异等。

来自银河系的高能宇宙射线。这些高能粒子,像数百万年前的超新星爆发一样发生。它们的范围从氢原子一直到重金属元素,例如铀。它们的电子被剥离掉,这意味着仅原子核保留了下来。这些粒子以接近光速的速度运动,它们可以轻易穿过宇宙飞船,并且,在穿过的任何原子的同时,都会被电离。

人类只所以能够安全地生活在地球上,要归功于地球磁场对我们的保护。它会偏转日冕物质和周围的一些太空辐射。这些物质受地球磁场的影响,便沿着地球磁力线高速进入到南北磁极附近的高层大气中,与氧原子、氮分子等质点碰撞后,就产生了地球上美丽的极光。地球磁场还可以保护大气层不被太阳风剥离。正是地球的这种自然机制,才使我们免受各种宇宙辐射的伤害。

诸如火星之旅。宇航员至少需要100天才能从地球到达火星,这只是开始,人类还要踏上更远的宇宙征程。这意味着他们将长时间暴露在太空辐射中。因此,人类要离开地球,就必须找到避免辐射的方法。即使是使用特殊材料的飞船可以阻挡太阳耀斑和日冕物质产生的粒子,但是却阻挡不了来自宇宙的高能波和宇宙辐射。

所以,科学家首先考虑到,发明出能够吸收宇宙射线的屏蔽装置。

能够屏蔽高能宇宙射线辐射的最佳物质是氢。但是科学家指出,不能利用纯氢进行屏蔽,必须寻找包含大量氢的物质,例如包含一个碳原子和两个氢原子的聚丙烯即通常的塑料。水含有一个氧原子两个氢原子,也是很好的屏蔽物质。但是水太重难以携带,飞船的发射太昂贵,着陆的难度和复杂性更大。要完全屏蔽射线,氢屏蔽装置的厚度需要2米,这样装置的重量和体积都是不可行的。科学实验却表明一个奇怪的结果,屏蔽30-35%的射线的装置只需要5-7厘米的厚度即可,这是目前可以考虑的最佳选择。对于其余70%射线的屏蔽,科学家将另辟蹊径,寻找其他解决方案。其中,维生素A和C这样的抗氧化剂能够在射线产生危害以前,也可以吸收射线产生的粒子。另外,科学家还在寻找一些途径,能够在人体遭到伤害以后,使得受损害的异常细胞自行消灭。

一种由氮化硼纳米管的材料制成的太空服,即使在火星表面上也很有用。这种物质很坚固,但也含有氢原子,可以保护宇航员被辐射。这种材料甚至可以用来制造航天器的材料,因为它也能承受极高的温度。但,这个项目仍然需要进行测试没问题后才能进行配备。这也是科学家正在研究的另一种方法。

还有一个项目也正在试验的一个项目是飞船内建立一个磁力场,有点像地球磁场的复制品。科学家表示,虽然可以建造类似的东西,但它的能源效率还不足以用在宇宙飞船上。也许到2030年,这项技术能成功运用到飞船上去。

等等,随着人类科技发展,相信人类能克服宇宙辐射。宇航员可以在2030年代安全抵达火星,自由穿梭于宇宙深空。

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