Опишите эффекты радиационных поясов Земли на космический аппарат
Радиацио́нныйпо́яс — область магнитосфер планет, в которой накапливаются и удерживаются проникшие в магнитосферу высокоэнергичные заряженные частицы (в основном протоны и электроны).
Внутри магнитосферы, как и в любом дипольном поле, есть области, недоступные для частиц с кинетической энергией E, меньше критической. Те же частицы с энергией E < Екр, которые все-таки уже там находятся, не могут эти области покинуть. Эти запрещённые области магнитосферы называются зонами захвата. В зонах захвата дипольного (квазидипольного) поля Земли действительно удерживаются значительные потоки захваченных частиц (прежде всего, протонов и электронов).
Радиационный пояс в первом приближении представляет собой тороид, в котором выделяются две области:
· внутренний радиационный пояс на высоте ≈ 4000 км, состоящий преимущественно из протонов с энергией в десятки МэВ;
· внешний радиационный пояс на высоте ≈ 17 000 км, состоящий преимущественно из электронов с энергией в десятки кэВ.
Влияние на космонавтов.
Когда частицы высокой энергии - те, которые движутся с достаточной энергией, чтобы выбить электроны из атомов, сталкиваются с человеческой тканью, они изменяют химические связи между молекулами, которые составляют клетки ткани. Иногда повреждение слишком велико для ремонта ячейки, и она больше не функционирует должным образом. Повреждение ДНК внутри клеток может даже привести к возникновению мутаций, вызывающих рак.
Во время геомагнитных бурь увеличение плотности и энергии частиц, попавших в радиационные пояса, означает больший шанс, что космонавт будет поражен повреждающей частицей. Именно поэтому Международная космическая станция увеличила защиту вокруг кварталов экипажа и почему НАСА тщательно контролирует радиационное облучение каждого космонавта на протяжении всей своей карьеры.
Магнитосфера и атмосфера удерживают наиболее вредное излучение от поверхности Земли, но разрушающее излучение проникает в верхние уровни атмосферы. Высоколетные самолеты и те, кто летит над Северным полюсом, подвергаются воздействию большего количества радиации, чем на уровне моря. Геомагнитные бури также могут изменять форму защитной магнитосферы Земли, иногда позволяя более высокоэнергетическим частицам попасть в верхние уровни нашей атмосферы. В это время люди в самолетах сталкиваются с повышенным воздействием разрушительной радиации, и иногда рейсы иногда перенаправляются для их защиты.
Влияние на космический аппарат
Большинство космических аппаратов на орбите Земли действуют частично или полностью в радиационных поясах. В периоды интенсивной космической погоды плотность частиц в лентах увеличивается, что делает более вероятным, что чувствительная электроника будет поражена заряженной частицей.
Ионы, поражающие спутники, могут перегружать датчики, повреждать солнечные элементы и разрушать проводку и другое оборудование. Когда условия становятся особенно грубыми в радиационных поясах, спутники часто переключаются в безопасный режим для защиты своих систем.
Геомагнитные бури также могут:
Нарушать радиочастотные сигналы по мере их перемещения между спутниками и наземными станциями, включая системы глобального позиционирования, и ваши спутниковые телевизоры и автомобильные радиоприемники. Плазменные пузырьки (области плотного ионизованного газа) образуются в атмосфере и могут нарушать проходящий через них сигнал.
Измените форму атмосферы Земли так, чтобы она двигалась по пути спутников, которые обычно летают над ней. Увеличенное сопротивление спутника замедляет космический корабль и изменяет его орбиту, что необходимо будет исправить.
Вызвать электрические заряды для создания внутри космических аппаратов, которые подавляют системы, когда они разряжаются.
RBSP поможет определить условия, которые могут нарушить работу спутников, и привести к разработке лучших технологий, которые могут выдержать или защитить спутники во время геомагнитных бурь.
Солнечные элементы, интегральные схемы и датчики могут быть повреждены излучением. В 1962 году пояса Ван-Аллена были временно усилены высотным ядерным взрывом (тест StarfishPrime), и несколько спутников прекратили свою работу.
Магнитные бури иногда наносят ущерб электронным компонентам на космических аппаратах. Миниатюризация и оцифровка электроники и логических схем сделали сателлиты более уязвимыми для излучения, так как входящие ионы могут быть такими же большими, как заряд схемы. Электроника на спутниках должна быть закалена против излучения, чтобы надежно работать.
Космический телескоп Хаббла, среди других спутников, часто отключает свои датчики при прохождении через области интенсивного излучения. Космический спутник, экранированный 3 мм алюминия, получит около 2500 рек (25 Sv) в год.
Сторонники ApolloMoonLandingHoax утверждали, что космическое путешествие на Луну невозможно, потому что излучение Ван Аллена убьет или выведет из строя астронавта, совершившего поездку. Сам Ван Аллен, все еще живый и живущий в Айове, отверг эти идеи.
На практике астронавты Аполлона, которые ездили на Луну, очень мало времени проводили в поясах и получали безвредную дозу. Тем не менее НАСА сознательно приурочило Аполлон к запуску и использовало орбиты лунного переноса, которые только обходили край пояса над экватором, чтобы свести к минимуму излучение. Астронавты, которые посетили Луну, вероятно, имеют несколько более высокий риск развития рака во время их жизни, но по-прежнему вряд ли заболеют из-за этого.