□作者: 張桀
[1]
今年1月20日15時左右,太陽發生一次X7.9級的耀斑爆發(俗稱太陽風暴或太陽磁暴)。這是繼16日、17日、19日太陽連續幾次發生X級(太陽耀斑爆發從小到大可分為A、B、C、M、X五級,以X級為最強)耀斑爆發後的又一次大爆發。這也是15年來太陽發生的級別最高的太陽磁暴。受此次太陽耀斑爆發的影響,世界上許多地方通信、廣播、測量等系統的短波無線電信號立即遭受強烈的電離層吸收,進而中斷,其中我國北京地區信號中斷一個多小時。 不全是壞消息 太陽磁暴的爆發已經影響到了地球上人們的日常生活。當太陽磁暴來臨時,醫學專家建議患有心血管疾病的人,應該更加注意恪守醫囑。人體器官對弱磁場的反應就是血液成份發生變化,當出現弱磁場時人的血液會變得更稠而流動緩慢。 在正常的地磁環境下,大氣層是人體最好的防護牆,大氣層對人體的保護作用等同于數米厚的混凝土牆壁。 當然,太陽磁暴帶來的也並不都是“壞消息”。處于北極圈內的俄羅斯地區今年受天氣變暖的影響,極光較少出現,而由于不久前爆發的太陽磁暴,北極地區再次出現了壯觀的極光。太陽磁暴對于當地的旅游部門和旅游者來說顯然是個好消息。 月球表面毫無遮攔 在關注太陽磁暴對人體影響的同時,科學家已經把目光投到了月球探測領域——如果人類重返月球,該如何應付太陽磁暴。 基于特殊重要的戰略意義,包括中國在內的許多國家都制定了自己的探月計劃。美國政府在一年前制定了雄心勃勃的太空計劃︰最早在2015年、最晚不超過2020年讓美國航天員重返月球,並在月球上建立科研基地,為下一步將人送上火星甚至更遠的星球做準備。 然而航天員在月球上行走不可避免地要遭受到宇宙射線特別是太陽磁暴的襲擊。1月中下旬的那場太陽耀斑爆發之後,在幾分鐘內就波及到了地-月系統,因為大氣層和地磁場的保護,我們可能基本上沒有察覺到發生了什麼事情。 美國馬歇爾太空飛行中心的物理學家大衛說︰“月球表面,因為沒有大氣層和磁場的保護,對太陽磁暴幾乎毫無遮攔。” 1月20日爆發的太陽磁暴,高速帶電粒子流的強度達到了100兆電子伏特,能穿透11厘米厚的水層。“如果航天員穿著普通的航天服暴露在這種強度的太陽磁暴下的話,肯定會受到傷害。”美國航宇局約翰遜航天中心的放射衛生官員弗朗西斯說。在開始的時候航天員可能還覺察不出來,自我感覺良好,但是幾天之後,遭受輻射的癥狀就開始顯現了︰嘔吐、疲勞、血球計數降低。這種癥狀會持續幾天。 “在國際空間站里的航天員則相對安全,因為空間站本身的屏蔽功能非常好,加上受到地球磁場的保護,航天員能夠吸收到的射線強度當量只有10毫雷姆(劑量當量)。” 弗朗西斯說。這個強度相當于去看10次牙醫所接受的X射線輻射的當量,對身體根本造不成什麼危害。 但是如果在月球上,一名航天員只穿著一件普通的航天服暴露在像1月20日爆發的太陽磁暴中的話,他遭受的輻射當量能達到50000毫雷姆。雖然不至于有生命危險,但肯定會引發輻射病。 如果人體突然遭受300000毫雷姆當量的輻射的話,就能導致死亡。這里的關鍵詞是“突然”。如果300000毫雷姆的輻射是分幾天甚至幾周慢慢地吸收的話,人體有足夠的時間對受損的細胞進行修復。但如果突然遭遇300000毫雷姆當量的輻射的話,50%的人在不施以藥物治療的情況下將在60日內死亡。 預報太陽風暴 如果再度登陸月球,防輻射就是一個不得不考慮的問題了。1972年的8月2日,一次超強的太陽磁暴爆發了,其強度不低于1月份剛剛爆發的這一次。 1972年12月,是美國阿波羅計劃的最後一次飛行。當然乘坐阿波羅17號的航天員都安全返回了地面。幸運的是,8月份爆發的太陽磁暴已經結束了。 弗朗西斯假設,如果航天員在8月份太陽最瘋狂的時候登陸月球的話,那麼短時間內登月航天員將遭受400000毫雷姆當量的輻射。那麼航天員會死嗎?“其實也不盡然,如果他能夠及時返回地球接受治療的話,性命該是能保住的。” 弗朗西斯說。即使阿波羅17號暴露在1972年的那次太陽磁暴爆發的環境下,也不會對航天員造成傷害。阿波羅宇宙飛船的登月指揮艙能把輻射的強度降低到35000毫雷姆。當然,這種強輻射條件下,在月球上行走是有危險的。 現在的宇宙飛船的防護能力更強了,如果以單位面積的艙體重量(g/cm2)來表征防輻射能力的話,通過比較,可以看出它們的防輻射能力。 阿波羅登月指揮艙的艙體︰ 7 ∼8 g/cm2 ; 一般的宇宙飛船︰ 10∼11 g/cm2; 國際空間站︰15 g/cm2; 未來的用聚乙烯高分子材料和鋁質材料制成的月球基地防護層︰20 g/cm2。 一件典型的航天服,其防護能力只相當于0.25 g/cm2,只能對航天員提供有限的保護。但是當航天員到達月球的時候,肯定不會只是躲在太空艙里不出來,要不然怎麼進行探測呢?一個非常好的解決方式是︰事先對太陽風暴進行預測。 如果“天氣”情況良好的話,就可以出來活動了。
文章作者:張桀 責任編輯:skylook