Новые результаты исследования радиации на борту TGO Экзомарс в 2018–2023 г.

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В статье дано краткое описание дозиметра Liulin-MO, который входит в состав прибора FREND (Fine Resolution Epithermal Neutron Detector), установленного на космическом аппарате TGO (Trace Gas Orbiter) миссии ExoMars-2016. С апреля 2018 г. TGO работает на орбите вокруг Марса. Представлены данные о радиационной обстановке на орбите Марса на фазе спада 24-го цикла солнечной активности и фазе роста 25-го цикла. В рассматриваемый период наблюдался максимум потока и мощности дозы, обусловленный галактическими космическими лучами (ГКЛ). В период с июля 2021 г. по март 2023 г. дозиметром Люлин-МО зарегистрировано восемь возрастаний потоков частиц и мощности дозы от солнечных протонных событий (СПС). Представлены данные о радиационной обстановке во время СПС на орбите Марса в июле 2021 г. – марте 2022 г., когда Марс находился на противоположной по отношению к Земле стороне от Солнца. Проведено сравнение потоков частиц, измеренных на орбитах около Земли и Марса.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Й. Семкова

Институт космических исследований и технологии Болгарской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: jsemkova@stil.bas.bg
Болгария, София

В. Бенгин

Государственный научный центр Российской Федерации Институт медико-биологических проблем РАН

Email: v_benghin@mail.ru
Россия, Москва

Р. Колева

Институт космических исследований и технологии Болгарской академии наук

Email: jsemkova@stil.bas.bg
Болгария, София

К. Крастев

Институт космических исследований и технологии Болгарской академии наук

Email: jsemkova@stil.bas.bg
Болгария, София

Ю. Матвейчук

Институт космических исследований и технологии Болгарской академии наук

Email: jsemkova@stil.bas.bg
Болгария, София

Б. Томов

Институт космических исследований и технологии Болгарской академии наук

Email: jsemkova@stil.bas.bg
Болгария, София

Н. Банков

Институт космических исследований и технологии Болгарской академии наук

Email: jsemkova@stil.bas.bg
Болгария, София

С. Малчев

Институт космических исследований и технологии Болгарской академии наук

Email: jsemkova@stil.bas.bg
Болгария, София

Ц. Дачев

Институт космических исследований и технологии Болгарской академии наук

Email: jsemkova@stil.bas.bg
Болгария, София

В. Шуршаков

Государственный научный центр Российской Федерации Институт медико-биологических проблем РАН

Email: v_benghin@mail.ru
Россия, Москва

С. Дробышев

Государственный научный центр Российской Федерации Институт медико-биологических проблем РАН

Email: v_benghin@mail.ru
Россия, Москва

И. Митрофанов

Институт космических исследований РАН

Email: mitrofanov@np.cosmos.ru
Россия, Москва

Д. Головин

Институт космических исследований РАН

Email: mitrofanov@np.cosmos.ru
Россия, Москва

А. Козырев

Институт космических исследований РАН

Email: mitrofanov@np.cosmos.ru
Россия, Москва

М. Литвак

Институт космических исследований РАН

Email: mitrofanov@np.cosmos.ru
Россия, Москва

М. Мокроусов

Институт космических исследований РАН

Email: mitrofanov@np.cosmos.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Мирошниченко Л.И., Петров В.М. Динамика радиационных условий в космосе. М.: Энергоатомиздат, 1985. 148 с.
  2. Митрофанов И.Г., Литвак М.Л., Санин А.Б., Семкова Й.В., Дачев Ц.П. Оценка нейтронной компоненты радиационного фона в кратере Гейл на Марсе // Астрон. вестн. 2023. T. 57. № 3. С. 199–208. https://doi.org/10.31857/S0320930X2303007. (Mitrofanov I. G., Litvak M. L., Sanin A. B., Semkova I. V., Dachev Ts. P. Estimation of the Neutron Component of the Radiation Background in the Gale Crater on Mars // Sol. Syst. Res. 2023. V. 57. № 3. P. 191–199.)
  3. Панасюк М.И., Новиков Л.С. (Ред.) Модель космоса: Научно-информационное издание. Т. 1. Гл. 3. Физические условия в космическом пространстве. М., 2007. С. 417–667.
  4. Шафиркин А.В., Григорьев Ю.Г. Межпланетные и орбитальные полеты. Радиационный риск для космонавтов. Радиобиологическое обоснование. М.: Экономика, 2009. 639 с.
  5. Brueckner G.E., Howard R.A., Koomen M.J., Korendyke C.M., Michels D.J., Moses J.D., Socker D.G., Dere K.P., Lamy P.L., Llebaria A., and 5 co-authors, The Large Angle Spectroscopic Coronagraph (LASCO) // Sol. Phys. 1995. V. 162. P. 357–402. https://doi.org/10.1007/BF00733434
  6. Durante M., Cucinotta F.A. Physical basis of radiation protection in space travel // Rev. Modern Phys. 2011. V. 83. № 4. P. 1245–1281.
  7. Frank G.M., Saksonov P.P., Antipov V.V., Dobrov N.N. Radiobiological problems of space flights // Proc. 1st Int. Symp. on “Basic environmental problems of man in space”, Paris, 1962 / Ed. Bjurstedt H. Wien – New York: Springer Sci., 1965. P. 254–266.
  8. Gieseler J., Dresing N., Palmroos C., von Forstner J.L.F., Price D.J., Vainio R., Kouloumvakos A., Rodríguez-García L., Trotta D., Génot V., Masson A., Roth M., Veronig A., Solar-MACH: An open-source tool to analyze solar magnetic connection configurations // Front. Astron. Space Sci. 2022. V. 9. https://doi.org/10.3389/fspas.2022.1058810
  9. Gopalswamy N., Yashiro S., Michalek G., Stenborg G., Vourlidas A., Freelan, S., Howard R., The SOHO/LASCO CME Catalog // Earth, Moon, and Planets. 2009. V. 104. P. 295–313. https://doi.org/10.1007/s11038-008-9282-7
  10. Grigoriev Yu., Guskova A.K., Domshlak M., Wysocki V.G., Raevskaya S.A., Markelov B.A., Darenskay N. The problem for establish of a limits doses to cosmonauts // Proc. XVI-th Int. Astronautical Congress. Athens, Sеpt. 13–18, 1965. V. 4. P. 145–161.
  11. Guo J., Zeitlin C., Wimmer-Schweingruber R.F., Rafkin S., Hassler D.M., Posner A., Heber, B., Köhler, J., Ehresmann B., Appel J. K., and 8 co-authors, Modeling the variations of dose rate measured by RAD during the first MSL Martian year: 2012–2014 // Astrophys. J. 2015. V. 810. № 1. id. 24.
  12. Guo J., Zeitlin C., Wimmer-Schweingruber R., Hassler D.M., Köhler J., Ehresmann B., Böttcher S., Böhm E., Brinza D.E. Measurements of the neutral particle spectra on Mars by MSL/RAD from 2015-11-15 to 2016-01-15 // Life Sci. Space Res. 2017. V. 14. P. 12–17.
  13. Guo J., Zeitlin C., Wimmer-Schweingruber R.F., Hassler D.M., Ehresmann B., Rafkin S., von Forstner, F. J. L.; Khaksarighiri S.; Liu W.; Wang Y., Radiation environment for future human exploration on the surface of Mars: The current understanding based on MSL/RAD dose measurements // Astron. and Astrophys. Rev. 2021. V. 29. № 1. P. 1–81. https://doi.org/10.1007/s00159-021-00136-5.
  14. Guo J., Li X., Zhang J., Dobynde M. I., Wang Y., Xu Z., Berger T., Semkova Y., Wimmer-Schweingruber R. F., Hassler D., Zeitlin C. Ehresmann B., Matthiä D., Zhuang B., The first ground level enhancement seen on three planetary surfaces: Earth, Moon, and Mars // Geophys. Res. Lett. 2023. V. 50. № 15. id. 2023GL103069. https://doi.org/10.1029/2023GL103069
  15. Hassler D. M., Zeitlin C., Wimmer-Schweingruber R.F., Ehresmann B., Rafkin S., Eigenbrode J. L., Brinza D. E., Weigle G., Böttcher S., Böhm E., and 14 co-authors, Mars’ surface radiation environment measured with the Mars Science Laboratory’s Curiosity rover // Science. 2014. V. 343. № 6169. id. 1244797. https://doi.org/10.1126/Science.1244797
  16. Howard R. A., Moses J. D., Socker D. J., Dere K. P., Cook J. W., SECCHI Consortium. Sun Earth Connection Coronal and Heliospheric Investigation (SECCHI) // Adv. Space Res. 2002. V. 29. № 12. P. 2017–2026. https://doi.org/10.1016/S0273-1177(02)00147-3
  17. Litvak M.L., Sanin A.B., Mitrofanov I.G., Bakhtin B., Jun I., Martinez-Sierra L. M.., Nosov A., Perkhov A. S., Mars neutron radiation environment from HEND/Odyssey and DAN/MSL observations // Planet. and Space Sci. 2020. V. 184. id. 104866. https://doi.org/10.1016/j.pss.2020.104866
  18. Litvak M.L., Mitrofanov I.G., Sanin A.B., Bakhtin B., Golovin D. V., . Zeitlin C. Observations of neutron radiation environment during Odyssey cruise to Mars // Life Sci. Space Res. 2021. V. 29. P. 53–62. https://doi.org/10.1016/j.lssr.2021.03.003
  19. Mitrofanov I., Maklahov A., Bakhtin B., Golovin D., Kozyrev A., Litvak M., Mokrousov M., Sanin A., Tretyakov V., Vostrukhin A., and 12 co-authors Fine Resolution Epithermal Neutron Detector (FREND) onboard the Trace Gas Orbiter // Space Sci. Rev. 2018. V. 214. id. 86. https://doi.org/10.1007/s11214-018-0522-5
  20. National Research Council. 1967. Radiobiological Factors in Manned Space Flight. Washington, DC: The National Academies Press. https://doi.org/10.17226/12407
  21. National Research Council. 1970. Radiation Protection Guides and Constraints for Space-Mission and Vehicle-Design Studies Involving Nuclear Systems. Washington, DC: The National Academies Press. https://doi.org/10.17226/12393
  22. Semkova J., Koleva R., Benghin V., Dachev T., Matviichuk Yu., Tomov B., Krastev K., Maltchev St., Dimitrov P., Mitrofanov I. and 14 co-authors, Charged particles radiation measurements with Liulin-MO dosimeter of FREND instrument aboard ExoMars Trace Gas Orbiter during the transit and in high elliptic Mars orbit // Icarus. 2018. V. 303. P. 53–66. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2017.12.034
  23. Semkova J., Semkova J., Koleva R., Benghin V., Dachev T., Matviichuk Yu., Tomov B., Krastev K., Maltchev S., Dimitrov P., Bankov N., and 12 co-authors. Results from radiation environment measurements aboard ExoMars Trace Gas Orbiter in Mars science orbit in May 2018 – December 2019 // Icarus. 2021. V. 361. id. 114264. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2020.114264
  24. Zeitlin C., Hassler D.M., Cucinotta F.A., Ehresmann B., Wimmer-Schweingruber R.F., Brinza D.E., Kang S., Weigle G., Böttcher S., Böhm E., and 7 co-authors. Measurements of energetic particle radiation in transit to Mars on the Mars Science Laboratory // Science. 2013. V. 340. P. 1080–1084. https://doi.org/10.1126/science.1235989

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схематическое изображение расположения детекторов в приборе Liulin-MO (Semkova и др., 2021).

Скачать (157KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Расположение дозиметра Liulin-MO на приборе FREND.

Скачать (157KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Функции экранированности детекторов (левая панель) и соответствующие им зависимости эффективной площади регистрации протонов от их энергии (правая панель).

Скачать (137KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Солнечная активность в периоды времени проведения измерений прибором Liulin-MO. Затененные области показывают периоды измерений Liulin-MO: на трассе перелета, МСО1 и МСО2 – левый прямоугольник, и на научной, круговой орбите Марса – правый прямоугольник.

Скачать (362KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Графики среднесуточных значений потоков частиц и мощности дозы радиации, измеренные прибором Liulin-MO.

Скачать (251KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Взаимное расположение Солнца, Земли, Марса и модельных силовых линий межпланетного магнитного поля, связывающих Землю и Марс с Солнцем 28 октября 2021 г.

Скачать (120KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Зависимость от времени потока протонов у Земли и потока частиц, измеренных около Марса. Кривая – поток протонов с энергией больше 50 МэВ, зарегистрированных у Земли на КА GOES-16. Точки – поток частиц, измеренных парой детекторов А и В прибора Liulin-MO около Марса.

Скачать (102KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Мощности дозы в кремнии (верхняя панель) и накопленные дозы в воде от солнечных энергичных частиц (нижняя панель), измеренные в различных точках Солнечной системы во время СПС 28 октября 2021 г. Данные взяты из работы (Guo и др., 2023). Обозначения снизу вверх соответствуют: прибору RAD, работающему на поверхности Марса, прибору Liulin-MO на орбите вокруг Марса, прибору RAMIS, работающему на полярной орбите у Земли, прибору LND, работающему на лунной поверхности, прибору CRaTER на лунной орбите.

Скачать (265KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Взаимное расположение Солнца, Земли, Марса и модельных силовых линий межпланетного магнитного поля, связывающих Землю и Марс с Солнцем 15 февраля 2022 г.

Скачать (122KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Сопоставление потоков частиц, зарегистрированных на КА GOES и ExoMars во время СПС 15 февраля 2022 г. Кривая – поток протонов с энергией больше 50 МэВ, зарегистрированных у Земли на КА GOES-16. Точки – поток частиц, измеренных парой детекторов А и В прибора Liulin-MO около Марса.

Скачать (118KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Взаимное расположение Солнца, Земли, Марса и модельных силовых линий межпланетного магнитного поля, связывающих Землю и Марс с Солнцем 24 и 25 февраля 2023 г.

Скачать (91KB)
Метаданные
13. Рис. 12. Сопоставление потоков частиц, зарегистрированных на КА GOES-16 и ExoMars во время СПС 24–25 февраля 2023 г. Кривые – потоки протонов с энергией больше 50 МэВ и больше 100 МэВ соответственно, зарегистрированных у Земли на КА GOES-16. Точки – поток частиц, измеренных парой детекторов А и В прибора Liulin-MO около Марса.

Скачать (141KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».