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月球“切尔诺贝利”求生计划
文章来源：UniverseToday
原作：Ralph Crewe
翻译：张雨荷
校对：艾宇熙 唐佳欣
审阅：牧夫天文校对组
编排：王璞
后台：库特莉亚芙卡 李子琦 徐⑨坤
原文链接：https://www.universetoday.com/148412/youll-experience-200-times-more-radiation-standing-on-the-moon-than-standing-on-the-earth/
2021年1月31日是阿波罗14号发射50周年纪念日。这一历史性的登月任务是人类首次将彩色电视信号从月球表面传送回地球，并且标志着美国第一位宇航员艾伦-谢泼德（他因为在月球上打出了两个高尔夫球而闻名）英勇地重返太空。但阿波罗14号和阿波罗计划的意义不能被夸大，因为谢泼德仅在月球表面停留了两天。而人类在月球上停留时间最长的纪录由尤金-塞南和哈里森-施密特保持着，也仅刚超过三天。所有阿波罗计划的宇航员都曾暴露在月球表面的高辐射下，但由于停留时间较短所以这样的风险是可以接受的。
美国航天局打算用“阿尔忒弥斯（Artemis）”计划来开启人类长期居住在月球上的时代。而对于宇航员来说，长期暴露在强烈的辐射中将严重威胁他们的健康。降低危险性的第一步是建立一套可以准确地描述辐射水平和性质的数据库。9月发布的关于月球表面辐射水平长期测量的数据为这一计划提供了帮助。我国嫦娥4号着陆器搭载的中子及辐射剂量探测仪所收集到的数据，是科学家首次获得月球辐射水平的长期测量结果，对未来月球栖息地的设计和防护提供了十分有用的信息。
玉兔2号探测器拍摄的嫦娥四号在月球表面的高分辨率照片。
图源：CNSA
辐射屏蔽是保证月球上长期居民的健康不受影响的必要保护，因此我们需要先深入了解月球上究竟存在什么程度的辐射威胁。嫦娥四号的数据和相关研究极大增进了人们对月球上存在的太空辐射环境性质的了解。航天器的读数可用来确定 “等效剂量率”，这是一种用生物加权衡量单位时间内辐射剂量的方法。计算出的结果高达每小时60微西弗，这比国际空间站上的宇航员所面临的辐射水平高一倍以上，比长途飞行的辐射高5-10倍，更是地球表面辐射的200倍。
嫦娥四号月球表面全景图。
图源：CNSA
未来的月球居民将主要面临两种辐射源的威胁。首先，是银河宇宙射线(GCRs) 。这些射线主要由质子和裸露的氦核等带电粒子组成，约有1%的银河宇宙射线由较重元素的原子核组成。由于带电粒子造成的损害与核电荷量的平方成正比，所以这些较重的元素会对人体组织造成很高的损害，而这种辐射来自于散布在宇宙中的数百万个稳定的辐射源。
第二种辐射威胁是太阳粒子事件(SPEs)，这是太阳上的偶然事件，比如日冕物质喷射或太阳耀斑。太阳粒子事件的辐射比起银河宇宙射线要更难预测，但它的破坏性很强，一次事件或暴露就能造成急性组织损伤。
地球磁场与GCRs和SPEs相互作用。
图源：NASA
而太阳粒子事件不仅会对未来的月球居民造成危害，也会影响地球上的生命。1989年的地磁风暴和因此导致的停电事件使加拿大魁北克省和美国东北部数百万人断电，是太阳爆发对人类影响的一个显著例子。值得庆幸的是，地球强大的磁场保护着我们免受来自太阳绝大多数的破坏性带电粒子的影响。而月球则缺乏磁场和大气层，这使得其表面的任何人都将暴露在强烈的太空辐射下。
1989年地磁风暴对北美电网的影响。
图源：NASA
尽管银河宇宙射线没有太阳粒子事件那么大的强度和危害，但中枢神经系统退化性疾病、白内障和癌症都与长期接触这种电离辐射有关。所以适当地防止这两种辐射源影响的重要性不言而喻，这将能够减少宇航员在月球探索中承受的辐射剂量，从而避免对于健康产生的严重甚至是致命的损伤。
月球表面第三个危险来源竟然是月球本身。人们通常不把月球表面的惰性岩石和尘埃视为威胁，但这是一个可怕的疏忽。当来自星系和太阳的外部辐射与月球土壤中的原子发生碰撞时，会释放出中子和伽马射线从而造成组织损伤。自由中子的半衰期只有10分钟左右，不可能在漫长的宇宙旅行中存活下来，因此这些不稳定的粒子的来源只能是月球表面的核反应。
月球上一个潜在的熔岩管，仿佛一个由隧道顶部坍塌造成的坑洞。
图源：NASA
显然如果人类要想在月球上生存，就必须对这些辐射进行屏蔽。建造厚厚的月球岩石层保护的生活区似乎是解决月球空间辐射最有可能的办法。一个尤其引人注目的可能性是在月球洞穴内建造生活空间。月球上已知存在数十亿年前月球火山活动时留下的大型、古老又中空的熔岩管，有些熔岩管的表面开口甚至类似于墨西哥的沼泽地。基于嫦娥四号的研究，我们可能会发现历史上最先进的人类在探索另一个世界时将在洞穴中避难，就像几千年前我们的古代祖先在地球洞穴中避难一样。
责任编辑：邱煜欣
牧夫新媒体编辑部
『天文湿刻』 牧夫出品
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