Na putu prema Marsu astronauti bi mjesecima bili izvan zaštite Zemljina magnetskog polja. U slučaju snažne Sunčeve oluje, letjelicu može pogoditi val brzih protona koji u kratkom vremenu znatno povećava izloženost zračenju. Novi rad ispituje može li ploča s trajnim magnetima skrenuti dio tih čestica prije nego što dosegnu prostor u kojem boravi posada.
Riječ je o računalnom modelu, ne o gotovom sustavu za svemirski let. Ipak, rezultat je dovoljno zanimljiv da zaslužuje daljnju provjeru. Magnetska ploča mase manje od 300 kilograma u simulaciji je skrenula oko 20 posto protona iz snopa koji predstavlja čestice nastale tijekom Sunčeve oluje.
Takav sustav ne bi riješio problem zračenja na putu prema Marsu. Mogao bi, međutim, postati dodatni sloj zaštite u trenucima kada je rizik za posadu najveći.
Sunčeve oluje i kozmičke zrake dva su različita problema
Astronauti u dubokom svemiru nisu izloženi samo jednoj vrsti zračenja. Galaktičke kozmičke zrake dolaze iz udaljenih dijelova svemira, stižu iz svih smjerova i nose vrlo velike energije. Njih je teško zaustaviti i predstavljaju trajni rizik tijekom dugih misija.
Sunčeve oluje drukčija su prijetnja. Tijekom snažnih erupcija Sunce može ubrzati velik broj protona i poslati ih kroz međuplanetarni prostor. Ako takav val pogodi letjelicu, doza zračenja za astronauta može naglo porasti.
Zato se za buduće misije prema Mjesecu i Marsu planiraju posebni zakloni unutar letjelice. Voda, zalihe hrane, polietilen i drugi materijali bogati lakim atomima mogu se rasporediti oko manjeg prostora u koji bi se posada povukla tijekom Sunčeve oluje.
Problem je, kao i uvijek u svemirskim misijama, masa. Što je zaštitni sloj deblji, to je više tereta potrebno lansirati sa Zemlje.
Što može ploča od 1482 magneta
Valerio Parisi i suradnici modelirali su ploču sastavljenu od 1482 neodimijska magneta. Svaki magnet ima stranicu dugu tri centimetra, a cijeli sustav zauzima površinu od približno jednog četvornog metra.
Magnetsko polje ne zaustavlja proton poput čvrste prepreke. Ono mijenja njegovu putanju. Ako se proton dovoljno skrene, može proći pokraj dijela letjelice koji treba zaštititi.
U simulaciji je ploča preusmjerila približno petinu protona energija između 0,1 i 10 MeV. Učinak je bio najveći kod protona niže energije. Kod bržih i energičnijih čestica promjena putanje bila je premala da bi pružila ozbiljnu zaštitu.
To je ujedno i najvažnije ograničenje cijele ideje. Ploča s magnetima ne može sama zaštititi posadu od Sunčeve oluje. Mogla bi samo smanjiti broj protona koji bi inače pogodili određeni dio letjelice.
Prednost trajnih magneta je u jednostavnosti
Trajni magneti stvaraju magnetsko polje bez stalnog napajanja električnom energijom. Za razliku od supravodljivih magneta, ne zahtijevaju ni složen sustav hlađenja koji bi ih održavao na vrlo niskim temperaturama.
To je velika prednost za misiju prema Marsu. Svaka komponenta koja troši manje energije i zauzima manje prostora lakše se uklapa u ograničenja svemirske letjelice.
Autori zato trajne magnete ne predstavljaju kao zamjenu za zaklon od vode i drugih materijala, nego kao mogući dodatak. U najboljem slučaju, magnetska ploča mogla bi pomoći smanjiti izloženost zračenju tijekom najjačeg dijela Sunčeve oluje.
Najveći rizik magnetska ploča ne rješava
Galaktičke kozmičke zrake i dalje ostaju najteži problem. Te čestice dolaze iz svih smjerova i imaju mnogo više energije od protona na koje je model usmjeren. Ploča trajnih magneta protiv njih ne bi pružila značajnu zaštitu.
Postoji i pitanje sekundarnog zračenja. Kada proton pogodi magnet, mogu nastati druge čestice, uključujući neutrone i gama-zrake. Zato svako rješenje mora pokazati da ukupnu izloženost zračenju doista smanjuje, a ne samo premješta problem na drugo mjesto.
Neodimijski magneti s vremenom mogu izgubiti dio magnetske snage, osobito nakon dugog boravka u zahtjevnom okolišu dubokog svemira. Prije eventualne primjene trebalo bi provjeriti kako sustav radi nakon mjeseci izloženosti zračenju i velikim temperaturnim razlikama, ali i kada čestice dolaze iz različitih smjerova.
Sljedeći korak bit će laboratorijska mjerenja sa stvarnim snopovima protona. Tek tada će se moći procijeniti može li ovakav sustav imati mjesto u zaštiti posade na budućim misijama prema Marsu.