探索外太空任務困難重重：宇宙輻射的危害正變得愈加嚴重

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在科幻小說中，我們常可以看到前往宇宙深處探索的宇航員受到宇宙射線轟擊的情節，而現實中，輻射暴露是真實存在的科學事實。

美國新罕布希爾大學太空科學中心的一項新研究警告稱，未來重返月球或探索火星的太空任務中，輻射暴露水平可能會遠高於此前的預測，這對宇航員和衛星技術都是嚴峻的考驗。

「通過對過去四年來太陽周期活動的測量，發現輻射劑量水平呈現上升趨勢，至少提高了30%，表明輻射正在變得更加強烈，」研究第一作者、物理學教授內森·斯瓦頓（Nathan Schwadron）說，「就太空旅行和太空天氣而言，這些粒子輻射是重要的環境因素，必須進行詳細的研究，並且在未來設計前往月球、火星、小行星和更深處宇宙的任務時必須考慮在內。」

這項研究的結果發表在近期的《空間天氣》（Space Weather）雜誌上。研究人員發現銀河宇宙射線（Galactic Cosmic Rays，GCR）中的大通量部分正在迅速上升，並且正在超越太空時代其他任何有記錄的時期。他們還指出，發生在2017年9月的一次太陽高能粒子（Solar Energetic Particle，SEP）事件——強度最大的事件之一——釋放了大劑量的輻射，有可能對人類和衛星帶來重大風險。未加防護的宇航員可能會出現嚴重反應，比如放射病或更嚴重的長期健康問題，包括癌症和心臟、大腦、中樞神經系統等器官的損傷。

2014年，內森·斯瓦頓的研究團隊預測稱，從一個太陽極小期（solar minimum）到下一極小期會增加大約20%的輻射劑量。四年之後，他們最新的研究結果顯示，目前的情況已經比原先的預計提高了10%，表明輻射環境正變得越來越糟糕。

「我們現在知道，目前人類宇航員能到達的深太空輻射環境與之前載人登月任務時的環境已經非常不同，」斯瓦頓說道。研究人員採用了月球勘測軌道飛行器（LRO）上測量輻射效應的宇宙射線望遠鏡（CRaTER）所獲得的數據。月球軌道的觀測（以及其他太空中的觀測）結果顯示，銀河宇宙射線的輻射劑量正在以比以往預計的更快速度上升。研究人員提到了近期太陽活動出現了反常的長時間平靜。相反，如果太陽活動較為活躍，表現為有頻繁的黑子活動，就會加強太陽的磁場。這個磁場會被太陽風拖出太陽系，並使銀河宇宙射線從太陽系——以及執行太空任務的宇航員——中轉移出去。

在太空時代的大部分時間中，太陽活動會像鐘錶一樣在11年的周期里有規律地起伏，其中6到8年為平靜狀態，稱為太陽極小期，接下來2到3年里太陽會變得更加活躍。然而，從2006年開始，科學家觀測到了至今持續時間最長的太陽極小期和最弱的太陽活動。

雖然總體減弱，但2017年9月的太陽活動爆發產生了顯著的太陽粒子事件，由日冕物質拋射導致的粒子加速也引發了相關的輻射增強。研究人員總結稱，輻射環境將繼續帶來嚴重的風險，這些風險不僅與前所未有的大通量銀河宇宙射線有關，而且與大型但孤立的太陽高能粒子事件聯繫在一起。這些都將對未來的空間天氣預報能力提出嚴峻的考驗。

來源：新浪探索

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