美国国家航空航天局的好奇号漫游者如何让火星对宇航员更安全
2016年9月8日，美国国家航空航天局的“好奇号”火星车使用其桅杆相机（Mastcam）拍摄了这张照片，照片中夏普山下的“默里丘”区域内有一块岩层精细的露头。
太空船上的一个辐射传感器正在提供关于人类在月球表面将面临的健康风险的新数据。
熔岩管、洞穴或地下栖息地能为未来的火星宇航员提供安全的避难所吗？美国国家航空航天局“好奇号”火星车团队的科学家们正在用辐射评估探测器（RAD）帮助探索类似的问题。
与地球不同，火星没有磁场来屏蔽在太空中呼啸而过的高能粒子。这种辐射会对人类健康造成严重破坏，也会严重损害火星宇航员所依赖的生命支持系统。
根据“好奇号”RAD的数据，研究人员发现，使用火星上的岩石和沉积物等天然材料可以提供一些保护，免受这种一直存在的太空辐射的影响。在今年夏天发表在《JGR Planets》上的一篇论文中，他们详细描述了2016年9月9日至21日，“好奇号”是如何靠着悬崖停在一个名为“默里丘”的地方的。
2016年9月17日至18日，美国国家航空航天局的“好奇号”火星车使用其火星手动镜头成像仪（MAHLI）在夏普山下的“默里丘”地区的“奎拉”钻井地点拍摄了这张自拍。
在那里，RAD测量到总辐射减少了4%。更重要的是，该仪器检测到中性粒子辐射减少了7.5%，其中包括可以穿透岩石并对人类健康特别有害的中子。这些数字在统计上很高，足以表明这是由于好奇号位于悬崖脚下，而不是背景辐射的正常变化。
西南研究所的Bent Ehresmann是最近这篇论文的主要作者，他说：“我们已经等了很长时间，等待合适的条件来获得这些结果，这对确保我们的计算机模型的准确性至关重要。”“在Murray Buttes，我们终于有了这些条件和数据来分析这种影响。我们现在正在寻找RAD可以重复这些测量的其他位置。”
即使在火星上，季节也在变化，美国国家航空航天局的探险家团队正在帮助科学家更多地了解对这颗红色星球的影响。美国国家航空航天局的毅力号和好奇号火星车通过测量表面的湿度、温度和风速等条件，提供每日天气报告。包括奥德赛号、火星大气和挥发性演化号（MAVEN）和火星勘测轨道飞行器（MRO）在内的轨道飞行器从上空调查风暴的范围和规模。不断变化的天气条件对航天器来说可能是一项挑战。“独创”火星直升机最近将旋翼转速从2537转/分提高到2700转/分，以便在更稀薄的夏季大气层中飞行。与此同时，美国国家航空航天局正在研究火星内部的InSight着陆器最近测量到了该任务探测到的最大、持续时间最长的火星地震之一。
火星上的太空气象前哨
RAD测量的大部分辐射来自银河系宇宙射线——恒星爆炸释放出的粒子，并在整个宇宙中形成弹球。这形成了一层“背景辐射”，可能对人类健康构成风险。
更强烈的辐射以太阳风暴的形式偶尔来自太阳，将大量电离气体弧抛向行星际空间。
这个坑是由火星阿尔西亚-蒙斯地区的一个空熔岩管形成的。这张照片是美国国家航空航天局火星勘测轨道飞行器于2020年8月16日拍摄的。
“这些结构在太空中扭曲，有时会形成比地球还大的复杂羊角面包形状的通量管，驱动冲击波，可以有效地为粒子提供能量，”郭敬楠说，她领导了一项研究，该研究于9月发表在《天文学和天体物理评论》上，分析了她在德国克里斯蒂安•阿尔布雷奇特大学期间九年的RAD数据。
“宇宙射线、太阳辐射、太阳风暴——它们都是太空天气的组成部分，RAD实际上是火星表面的太空气象前哨，”RAD仪器的首席研究员、西南研究所的Don Hassler说。
太阳风暴的发生频率根据11年的周期而变化，其中某些周期比其他周期更频繁、更具能量。与直觉相反，太阳活动最高的时期可能是未来宇航员在火星上最安全的时期：与太阳活动较低的时期相比，太阳活动的增加使这颗红色星球免受宇宙射线的影响高达30%至50%。
“这是一种权衡，”郭说。“这些高强度周期减少了一个辐射源：火星周围无处不在的高能宇宙射线背景辐射。但与此同时，宇航员将不得不应对来自太阳风暴的间歇性、更强烈的辐射。”
“RAD的观测是发展预测和测量太空天气、太阳对地球和其他太阳系天体影响的能力的关键，”美国国家航空航天局太阳物理部太空天气负责人吉姆•斯潘说。“随着美国国家航空航天局计划最终人类火星之旅，RAD是太阳物理系统天文台的前哨站和一部分，该天文台由27个任务组成，负责调查太阳及其对太空的影响，其研究支持我们对太空的理解和探索。”
辐射评估探测器的顶部可以在美国国家航空航天局“好奇号”火星车的甲板上看到。
RAD已经测量了迄今为止十几场太阳风暴的影响（2012年前往火星时有五场），尽管过去九年是太阳活动特别疲软的时期。
科学家们刚刚开始看到，随着太阳从沉睡中苏醒，变得更加活跃，活动也在增加。事实上，RAD在2021年10月28日观察到了新太阳周期第一次X级耀斑的证据。X级耀斑是最强烈的一类太阳耀斑，其中最大的一类可能导致地球上的停电和通信中断。
“这对我们来说是一个激动人心的时刻，因为RAD的重要目标之一是描述太空天气的极端情况。像太阳耀斑和风暴这样的事件是在太阳活动增加期间最频繁发生的一种太空天气，也就是我们现在即将到来的时候，”Ehresmann说。需要更多的观测来评估一场真正强大的太阳风暴对火星表面的人类有多危险。
RAD的发现将为未来的载人任务提供更多的数据。事实上，美国国家航空航天局甚至为“好奇号”的“毅力号”火星车配备了宇航服材料样本，以评估它们在一段时间内如何承受辐射。