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从不同波段观察到的一次耀斑爆发现象。 NANS

随着另一个火星发射窗口的到来，阿拉伯联合酋长国、中国和美国的三艘火星漫游者将前往这颗我们已经探索了60年的红色星球。火星短期登陆的时间还没有明确的时间表，但作为太阳系中距离地球环境最近的行星，在火星上建造一个新的栖息地已经成为许多移民到火星的人的愿景和幻想。你想去吗？

来到火星的移民，这座出现在科幻小说中的桥梁，现在似乎越来越接近现实。然而，如果人类真的想在火星上生存，这些新移民的移动天气应用需要提供两种类型的天气信息 一种是火星大气变化引起的风暴、尘埃等现象，另一种是与宇宙射线辐射有关的空间天气信息。无论是乘坐宇宙飞船往返于火星与地球之间，还是生活在火星表面，辐射问题都不容忽视。但与每天对辐射的许多不合理的恐惧和恐惧不同，辐射是登陆火星的确切威胁，必须直接观察。

太阳的威胁

1972年，当阿波罗登月计划结束时，人们习惯于宇航员乘坐宇宙飞船在地球和月球之间穿梭，好像只有很长一段路要走。

然而，几年后，当空间气象学家对太阳活动有了更深入的了解时，他们震惊地发现，阿波罗16 宇航员经历了一场可能导致他们丧生的灾难1972年8月2日，也就是阿波罗16 重返地球几个月后，阿波罗17 正准备发射。"科学家估计，当耀斑爆发时，如果宇航员碰巧在月球表面，他们将在短时间内暴露于四西弗的辐射之下，超过一般认为的3西韦特的致命剂量。西弗的辐射剂量是多少？这大约相当于人体在40,000张胸片后所累积的辐射。

太阳耀斑是这种辐射的罪魁祸首，它是太阳表面的一次爆炸，它可能导致储存在磁场中的能量迅速释放。大型耀斑释放的能量相当于同时爆炸的数百枚氢弹释放的能量，将日冕中的粒子加速到光速附近，并进入太空。几分钟后，这些高能粒子就能到达地球和火星。换句话说，当靠近地球的探测器发现耀斑并发出警告时，宇航员需要很短时间做出反应并采取保护措施。

大型耀斑通常伴随着另一次太阳爆发，即日冕物质抛射。如果你把耀斑看作闪电，那么日冕物质抛射就是一场风暴。从太阳出发，日冕物质抛射可以在10小时以上到达地球，火星可以在20多小时内到达火星。日冕物质抛射之前的冲击波也会产生高能粒子流，有时比耀斑更强烈。但好消息是，一旦我们在太阳附近探测到日冕物质抛射，宇航员就会比耀斑更长时间来避免危险。

虽然太阳耀斑和日冕物质抛射的能量是惊人的，但这些太阳爆发不会继续发生。太阳爆发可能发生在一定的间歇期，这在太阳活动极小的几年内可能会更长。

你认为宇航员可以松一口气吗？不，因为宇宙中的辐射威胁不仅仅太阳。

无法逾越的银河宇宙射线

在更遥远的太空中，超新星爆炸等现象更为强烈，这些现象产生的高能粒子流可以侵入太阳系，到达地球和火星，威胁宇航员的安全。与间歇性的太阳耀斑不同，银河宇宙射线几乎持续存在，因为它们宇宙各地。太阳的星系际磁场对银河宇宙线有一定的屏蔽作用。在太阳黑子较多的太阳活动高年，星系际磁场的磁通量增加，银河宇宙射线的强度变低。然而，当太阳活动减弱时，银河宇宙射线的强度就会增强。此外，银河宇宙射线中还有一些原子量较大的重元素高能粒子，甚至可以穿透载人飞船的电流保护层，或者轰炸飞船外壳的材料产生二次辐射，这就更加难以逾越了"。

换句话说，太阳耀斑的太阳宇宙射线和遥远天体的银河宇宙射线共同构成了太空中除极端寒冷和近真空之外的恶劣环境的另一个来源。虽然产生致命辐射剂量的太阳爆发是罕见的，但长期深空任务中的宇航员在银河宇宙射线和相对较小的太阳喷发的共同作用下，可能会积累过量的辐射。

幸运的是，生活在地球上的人们不必担心这些太空的高能粒子。这是因为大自然赋予地球磁场和强大的大气层作为抵御宇宙射线的天然屏障。一旦我们远离地面，宇宙射线的辐射强度就会增加。例如，当民航飞机在10 000米的高度飞行，失去对大气层的部分保护时，乘客和机组人员受到的辐射剂量比地面高。生活在低地球轨道上的宇航员比飞机乘客面临更大的辐射风险。至于飞往月球的宇航员，风险将更大。

一旦你去了火星，你就必须离开地球的磁层，飞进深空。此时，银河宇宙射线和太阳宇宙射线的辐射会更强，就像驾驶一辆敞篷车驶向火星一样，由于缺乏相应的保护，恐怕会更加吉祥。

还有很长的路要走。

好奇 火星飞行器于2016年发射，携带了一种名为"辐射评估探测器"RAD的仪器，用于测量好奇 在前往火星途中和在火星表面着陆后所接收的辐射剂量。在飞往火星和登陆火星期间，好奇 实际上是火星科学实验室的一名乘客，该实验室对宇宙射线的防护水平与美国宇航局NASA未来将进行深空探测任务的载人航天器大致相同，并可以估算宇航员未来可能受到的辐射。

RAD结果显示，在往返火星的总共360天内，宇航员可能暴露于0.662西弗的辐射，相当于美国宇航局在其职业生涯中对宇航员施加的总辐射限制的62%。此外，即使是火星，宇宙射线问题仍然伴随着人们。火星没有强大的内在磁场，也不可能像地球那样有自己的磁层。在太阳风作用下，火星大气逐渐被侵蚀和稀薄，密度仅相当于地球大气密度的1%。因此，火星大气层没有为人类提供足够的保护。

据火星奥德赛说，火星表面的平均辐射水平是国际空间站宇航员的2.5倍，是地球表面日辐射水平的近13倍。这种辐射水平不会在短时间内对人造成不可逆转的损害，但长期积累会导致各种健康风险，如癌症。内华达大学的研究人员在2017年发表了一篇论文，表明通过更优化的损伤模型评估，火星辐射带来的健康风险是先前预期的两倍。生活在火星上的人更容易患癌症、中枢神经系统疾病、白内障、循环系统疾病和急性辐射综合症。在大多数情况下，为了过上健康的生活，火星移民可能不得不呆在地下避难所。

目前，我们对火星和火星表面辐射状况的了解仍然相对有限，新的数据不断刷新人类的认知。2017年，科学家发现MAVEN探测器在强烈的太阳爆发后测量的辐射量是好奇火星之前的两倍。太阳活动有11年的周期，每个太阳周期的强度是不同的.最近的23和24个太阳周期的强度比前几周要低得多，火星移民如何应对几十年来发生过一次的超级太阳风暴，甚至在一个世纪或一千次强太阳活动周期中发生过一次？人类尚未能够回答。

事实上，辐射问题只是前往火星途中需要解决的许多问题之一。火星营地之后，火星移民如何自给自足以获得水、食物和能源，是否可以从火星表面提取扩建火星建筑物的材料，火星移民的经济和社会秩序是如何形成的，是否有可能与地球建立贸易？这些问题需要科学家进一步探讨，新的探测数据需要稍作回答。

目前，对于火星辐射问题，空间气象学家可以做的是进一步了解太阳活动规律，建立更有效、更准确的预测模型，以便更准确地估计宇宙射线的强度，并在太阳爆发之前及时发布预警。航天工程师致力于开发更轻、更屏蔽的防护材料，为航天器和火星建筑提供更强的防护性能。人们认为，当火星移民真正实现这一天时，火星之旅必须是舒适和安全的。

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