Спутник Advanced Composition Explorer (ACE) — запущенный NASA в рамках программы исследования Солнца и космического пространства «Эксплорер» для изучения таких видов материи, как энергетические частицы солнечного ветра, межпланетная и межзвёздная среда, а также галактическая материя. Передаваемая в реальном времени информация с ACE используется Центром космического предсказания погоды (англ. Space Weather Prediction Center) для повышения достоверности прогнозов и предупреждения о солнечных бурях. Автоматический спутник был запущен 25 августа 1997 года и в настоящее время расположен вблизи точки Лагранжа L1, которая находится на прямой между Солнцем и Землёй на расстоянии примерно 1,5 миллиона километров от Земли.


СОДЕРЖАНИЕ

• Данные спутника GOES за 30 лет
  
• Список протонных солнечных событий с 1996 по 2013 год
• Дозы радиации от солнечных протонных событий разных значений защиты модуля в окололунном пространстве
• Радиационные требования к лунным поселениям
• Данные спутника ACE с 1996 по 2013 год
• Дозы радиации от солнечного ветра для разных значений защиты модуля в окололунном пространстве
• Американские ученые о радиационном риске рентгеновского излучения от Солнца
• Данные рентгеновского излучения Солнца по GOES с 2012 по 2013 год
• Данные рентгеновского излучения Солнца по GOES за 30 лет
• Дозы радиации от рентгеновского излучения в окололунном пространстве
• Радиационные требования к лунному скафандру
• Галактические космические лучи
• Окна для безопасного освоения Луны

---

Данные спутника ACE с 1996 по 2013 год и дозы радиации от электронной составляющей солнечного ветра

На рис. 1 приведены профили изменения флюенса потока электронов с энергией 0,05-0,315 Мэв для ноября 2001 года по данным архива ACE [1].
По профилям потоков электронов можно выполнить расчет дозы радиации, которые получает экипаж в зависимости от внешней защиты.

---

Дозы радиации от электронного излучения для разных значений защиты модуля в окололунном пространстве

В табл. 1 приведены результаты расчетов для внешний защиты 7,5 см²/г и 1,5 см²/г.

Данные потоков электронов в солнечном ветре по ACE, 7 нояб 2001				Тормозное излучение от электронов				Поглощенная доза радиации, рад/сут
E, МэВ	проб в Al, см	поток, /см2сек1	энер, Дж /м2сут1	доля рентг, %	длина волны, А	энер. рентг, Дж /м2сут1	коэф ослаб в Al, см-1	коэф ослаб в орг, см-1	(защита 7,5 см2/г)	(защита 1,5 см2/г)
0,05	0,0022	2,5*106	17,28	0,082	0,3705	0,014	0,99	0,61	0,0056	0,0503
0,1	0,0059	2,6*106	35,94	0,164	0,1853	0,059	0,46	0,46	0,0771	0,2114
0,15	0,0104	3*106	62,21	0,492	0,1235	0,153	0,28	0,32	0,2142	0,4873
0,3	0,0275	2,5*106	103,68	0,82	0,0618	0,510	0,23	0,26	0,7534	1,4008
									Итого: 1,050	Итого: 2,150

Данный расчет позволяет сопоставить изменение флюенса потока электронов с изменением дозы радиации для экипажа.

На рис. 2 приведен график изменения флюенса потока электронов с энергией 0,175-0,315 Мэв и дозы радиации рад/сутки с 1997 по 2013 год, которые получает астронавт при толщина внешней защиты 1,5 г/см2 (для тормозного излучения 1 рад=0,01 Зв):

Из рис. 2 видно, что дозы радиации в окололунном пространстве и на поверхности Луны носят нерегулярный характер - при фоне 0,5-1 мрад/сутки (0,005-0,01 мЗв/сутки) существуют радиационные пики.

В год максимума солнечной активности изменяются от 0,003 до 1 рад/сутки. За месяц пребывания в окололунном пространстве астронавты для значения соответствующем 1-31 октября 2001 года получают дозы 0,5 рад, среднее 0,016 рад/сут; для значения соответствующем 1-30 ноября 2001 года получают дозы 3,4 рад, среднее 0,11 рад/сут; усредненное за два месяца составляет - 3,9 рад за 60 суток или 0,065 рад/сут. При боле высокой плотности потока электронов (100 суток) дозы могут приближаться к значениям радиационных заболеваний - 0,3 Зв.

---

Дозы радиации от протонной составляющей солнечного ветра

Пики флюенса электронов совпадают с пиками протонов во время корональных выбросов по данным GOES. Это так же показано на рис. 3, где приведены изменения флюенса потока протонов с энергией 30 Мэв по данным ACE [2].



На рис. 3 на шкале справа указаны дозы радиации с 1996 по 2013 год. Расчет сделан для качества протонного излучения w=5. Можно отметить, что эквивалентные дозы радиации протонного фона составят 2-4 мЗв/сут для толщины защиты 1,5 г/см2 (соответствует толщине ЛМ Аполлонов согласно НАСА). Для поглощенной дозы радиации данные значения составляют 0,04-0,08 рад/сут.

В табл. 2 приведены дозы радиации от протонной составляющей солнечного ветра в зависимости от толщины защиты.

Протонный фон солнечного ветра		Длина пробега		Поглощенная (рад/сут) и эквивалентная (мЗв/сут) доза радиации от внешней защиты
E, МэВ	сред. поток, мДж /м2сут	Al, г/см2	орг., г/см2	7,5 г/см2 (KM)	1,5 г/см2 (LM-5)	0,35 г/см2 (скаф. Кречет)	0,25 г/см2 (скаф. ХА-25)	0,21 г/см2 (скаф. ОрланМ)	0,17 г/см2 (скаф. A7L)	0,14 г/см2
10	34,73	0,171	0,121	0 / 0	1,7·10-5 / 0,0009	0,0148 / 0,7430	0,0267 / 1,3357	0,0203 / 1,0145	0,0285 / 1,4135	0,0363 / 1,8128
30	52,088	1,18	0,874	0,0003 / 0,0151	0,0487 / 2,4351	0,1290 / 6,4532	0,1405 / 7,0240	0,1365 / 6,8270	0,1429 / 7,1468	0,1479 / 7,3964
Итого:				0,0003 / 0,0151	0,0487 / 2,4360	0,1438 / 7,1962	0,1672 / 8,4597	0,1568 / 7,8415	0,1714 / 8,5603	0,1842 / 9,2092

*Примечание - толщина защиты скафандра "Кречет" и "ХА-25" в алюминиевом эквиваленте, что соответствует 1,3 и 0,9 мм листового алюминия [3]; толщина защиты "Орлан-М" и A7L тканеэквивалентного вещества [4, 5], что соответствует 1,9 и 1,5 мм тканеэквивалента.

В скафандре на поверхности Луны эквивалентные дозы радиации от солнечного ветра увеличатся в 3-4 раза, по отношению к пребыванию в ЛМ-5, и составят 7-9 мЗв/сут. Для поглощенной дозы радиации данные значения составляют 0,14-0,18 рад/сут.

Важно отметить, что от протонного излучения защита скафандра в тканеэквивалентном веществе выше, чем в алюминиевом эквиваленте.

Для сравнения: один час пребывания на поверхности луны в скафандре под солнечным ветром соответствует двум процедурам рентгенографии грудной клетки. Согласно МАГАТЭ такой радиационный фон признан нормальным условием для человека.





Т.о., на поверхности Луны средний фон электронной составляющей солнечного ветра равен 0,005-0,01 мЗв/сутки. Протонный фон солнечного ветра составляет 7-10 мЗв/сут. Согласно МАГАТЭ радиационный фон солнечного ветра не представляет угрозы для человека (за исключением корональных выбросов в сторону Земли).

Кроме протонного и электронного излучения от Солнца идет интенсивный рентгеновский поток. Об этом далее.


Литература и ссылки:

1. ACE EPAM Plots.
   
2. ACE SIS Plots.
3. Скафандры для советской лунной программы. Скафандры типа «Кречет» и «Орлан» по программе ЛЗ.
   
4. Радиационные нагрузки на космонавта при внекорабельной деятельности в скафандре «Орлан-М» на низких околоземных орбитах. 3 глава. Карташов Дмитрий Александрович. Диссертация на соискание ученой степени кандидат технических наук.
5.