Radiace na Marsu

Člověk se již od pradávna snaží pochopit a objevovat vesmír. Jedním ze soudobých cílů v rámci tohoto objevování je dostat člověka na Mars. Objevování vesmíru, stejně tak jako cesta na Mars, přináší řadu otázek a problémů. Jedním z největších problémů, který musíme v souvislosti s vesmírným cestováním a následným kolonizováním Marsu řešit, je kosmické záření. Radiace na Marsu představuje velký problém, hlavně kvůli velice slabé atmosféře planety, která je z důvodu nepřítomnosti magnetického pole neustále unášena pryč. Dávka dopadajícího záření na povrchu Marsu je v současné době tak velká, že pro člověka představuje i při krátkém pobytu smrtelné následky. S Vítem Jandou jsme se proto rozhodli na toto téma zaměřit a vytvořit projekt shrnující druhy záření na Marsu, jejich rizika a možnou ochranu proti nim.

Záření rozdělujeme na dva druhy, ionizující a neionizující. Ionizující záření je typické pro svou schopnost uvolňovat elektrony z elektronových obalů ozářené látky - ionizaci. Je pro člověka velmi nebezpečné, může poškodit strukturu DNA a tím vyvolat zhoubné onemocnění. Mezi ionizující záření řadíme záření alfa (α), beta (β-, β+), gama (γ) a neutronové záření.

Alfa a beta záření jsou proudy nabitých částic, konkrétně alfa záření je proud jader helia s nukleonovým číslem 4 a beta záření je proud protonů či pozitronů. Pro člověka nejsou tyto dvě záření, co se pronikavosti týče, nebezpečné, proud alfa částic dokáže zastavit lidská kůže či papír a beta záření zastaví slabá vrstva hliníku. Tyto záření však pro člověka představují problém, pakliže se dostanou dovnitř těla. Částice můžeme vdechnout nebo můžeme zkonzumovat ozářenou potravinu.

Jedním z nejproblematičtějších druhů záření, se kterým se setkáváme, je gama záření. Gama záření je elektromagnetické záření s velice krátkou vlnovou délkou a vysokou pronikavostí. Je pro člověka a jeho zdraví velice nebezpečné, lze se před ním stínit látkami s vysokou hustotou a prvky s vysokým protonovým číslem (například beton či olovo).

Posledním druhem ionizujícího záření je neutronové záření, které se však na Marsu v současné době nevyskytuje. Kdybychom na Marsu chtěli postavit jaderné reaktory, jako případný zdroj energie, museli bychom s ním také počítat.

Mezi neionizující záření řadíme prakticky celé světelné spektrum od rentgenového záření až po mikrovlnné záření. Z těchto záření je pro člověka nejvíce nebezpečné rentgenové a ultrafialové záření, které se na Marsu z velké části podílí na ničení veškerého života. Nechráněného astronauta by toto záření zabilo za velice krátkou dobu. Do neionizujícího záření zahrnujeme taktéž infračervené a mikrovlnné záření, které však svými účinky člověka příliš neovlivňují.

Další neodmyslitelný problém, který musíme vzít v souvislosti s osidlováním Marsu v potaz, je sluneční vítr a reliktní kosmické záření. Sluneční vítr, skládající se zejména z protonů, má silné ionizační účinky a je jak pro astronauta, tak pro marsovskou atmosféru, kterou nechrání prakticky žádné magnetické pole, devastující.

Na Zemi nás magnetické pole chrání díky rotaci hydrodynamického dynama. Na Marsu se však magnetické pole takřka nevyskytuje a my tak musíme hledat alternativní způsoby ochrany. Jednou z možností je stavění bunkrů z látek s vysokou hustotou (například speciálně upravený beton) a skafandry vybavovat vrstvami z látek s vysokým atomovým číslem i hustotou (například olovo). Další alternativou pro ochranu by mohly být tzv. magnetické bubliny nebo dlouhodobější terraformace Marsu.

V rámci projektu "Radiace na Marsu" jsme vytvořili program snímající simulované hodnoty záření na povrchu Marsu. Program byl vytvořen v programovacím jazyce C#.NET v IDE Microsoft Visual Studio 2015. Tento program snímá nereálné hodnoty záření, které se ale reálným hodnotám naměřeným vozítkem Curiosity velice blíží. Program generuje náhodné hodnoty záření, které na astronauta v dané vteřině dopadly, sčítá je, následně vypíše stav astronauta v závislosti na obdržené dávce radiace a zbývající čas do překročení maximálního limitu. Program je velice jednoduchý a v budoucnu bychom ho chtěli dále rozšířit na měření opravdových hodnot. Zatím by mohl být využíván k simulovaným výstupům na povrch Marsu či trénování astronautů.

Pokud byste měli zájem podílet se na tomto projektu, kontaktujte nás na janriha13@gmail.com nebo vit.janda@email.cz.

Jan Říha