Astronauter på ett uppdrag till Mars skulle utsättas för minst 60 % av den totala stråldosgränsen som rekommenderas för sin karriär under själva resan till och från den röda planeten, enligt data från ESA-Roscosmos ExoMars Trace Gas Orbiter som presenteras vid European Planetary Science Congress, EPSC, i Berlin, Tyskland, Denna vecka.

Orbiters kamerateam presenterar också nya bilder av Mars under mötet. De kommer också att belysa utmaningarna från den senaste dammstormen som uppslukade hela planeten, förhindrar högkvalitativ avbildning av ytan.

Strålningsövervakning

Trace Gas Orbiter började sitt forskningsuppdrag på Mars i april, och medan dess primära mål är att tillhandahålla den mest detaljerade inventeringen av atmosfäriska gaser från Mars hittills – inklusive de som kan vara relaterade till aktiva geologiska eller biologiska processer – har dess strålningsmonitor samlat in data sedan lanseringen 2016.

Liulin-MO-dosimetern för Fine Resolution Epithermal Neutron Detector (FREND) gav data om stråldoserna som registrerades under orbiterns sex månader långa interplanetära kryssning till Mars, och sedan rymdfarkosten nådde en omloppsbana runt planeten.

På jorden, ett starkt magnetfält och tjock atmosfär skyddar oss från det oupphörliga bombardementet av galaktiska kosmiska strålar, fragment av atomer utanför vårt solsystem som färdas med nära ljusets hastighet och som är mycket penetrerande för biologiskt material.

I rymden har detta potential att orsaka allvarliga skador på människor, inklusive strålningssjuka, ökad livstidsrisk för cancer, effekter på centrala nervsystemet, och degenerativa sjukdomar, Det är därför ESA undersöker sätt att bäst skydda astronauter under långa rymdfärdsuppdrag.

ExoMars-mätningarna täcker en period av sjunkande solaktivitet, motsvarande en hög stråldos. Ökad aktivitet hos solen kan avleda de galaktiska kosmiska strålarna, även om mycket stora solflammor och utbrott i sig kan vara farliga för astronauter.

"En av de grundläggande faktorerna vid planering och utformning av ett långvarigt besättningsuppdrag till Mars är övervägande av strålningsrisken, säger Jordanka Semkova från Bulgarian Academy of Sciences och huvudforskare för Liulin-MO-instrumentet.

"Strålningsdoser ackumulerade av astronauter i interplanetär rymden skulle vara flera hundra gånger större än de doser som ackumulerats av människor under samma tidsperiod på jorden, och flera gånger större än doserna av astronauter och kosmonauter som arbetar på den internationella rymdstationen. Våra resultat visar att själva resan skulle ge mycket betydande exponering för astronauterna för strålning."

Resultaten antyder att på en sex månader lång resa till den röda planeten, och antar sex månader tillbaka igen, en astronaut kan utsättas för minst 60 % av den totala stråldosgränsen som rekommenderas för hela sin karriär.

ExoMars-data, som stämmer väl överens med data från Mars Science Laboratorys kryssning till Mars 2011–2012 och med andra partikeldetektorer som för närvarande befinner sig i rymden – med hänsyn till de olika solförhållandena – kommer att användas för att verifiera strålningsmiljömodeller och bedömningar av strålningsrisken för att besättningsmedlemmarna på framtida prospekteringsuppdrag.

En liknande sensor är under förberedelse för ExoMars 2020-uppdraget för att övervaka strålningsmiljön från Mars yta. Anländer 2021, nästa uppdrag kommer att bestå av en rover och en stationär ytvetenskaplig plattform. Trace Gas Orbiter kommer att fungera som ett datarelä för yttillgångarna.

Den globala dammstormen avtar

Strålning är inte den enda faran för Mars-uppdrag. En global dammstorm som uppslukade planeten tidigare i år resulterade i kraftigt minskade ljusnivåer på ytan, skickar NASA:s Opportunity-rover i viloläge. Den soldrivna rovern har varit tyst i mer än tre månader.

kretsar 400 km över ytan, ExoMars Trace Gas Orbiters färg- och stereoytbildsystem, caSSIS, har också lidit. Eftersom planetens yta nästan var helt skymd av damm, kameran var avstängd under stora delar av stormperioden.

"Normalt gillar vi inte att släppa sådana här bilder (höger), men det visar hur dammstormen förhindrar användbar avbildning av ytan, " säger kamerans huvudutredare, Nicolas Thomas från universitetet i Bern. "Vi hade bilder som var värre än så här när vi då och då tittade på förhållandena, och det var inte så vettigt att försöka titta igenom "soppa".

Men kamerateamet upptäckte att även ett dammmoln har en silverkant.

"De dammskymmade observationerna är faktiskt ganska bra för kalibrering, " säger Nicolas. "Kameran har en liten mängd straylight och vi har använt dammstormsbilderna för att hitta källan till straylight och börja härleda algoritmer för att ta bort det."

Sedan den 20 augusti, CaSSIS har börjat dygnet runt bildbehandling igen.

"Vi har fortfarande några bilder som påverkats av dammstormen, men det börjar snabbt återgå till det normala och vi har redan haft en hel del bilder av bra kvalitet som kommer ner sedan början av september, ", tillägger Nicolas.

En bild förvärvad den 2 september (visas här högst upp på sidan), även om det inte är helt fritt från artefakter, visar slående mörka ränder som kan vara kopplade till själva stormen. En möjlig tolkning är att dessa egenskaper skapades av 'dammdjävlar' – virvelvindar – som rör upp löst ytmaterial. Regionen, Ariadne Colles på Mars södra halvklot, avbildades av NASA:s Mars Reconnaissance Orbiter-kamera i mars, före stormen, och det verkade finnas få bevis för dessa streck.

"Vi är mycket glada över att diskutera några av de första vetenskapliga resultaten från ExoMars Trace Gas Orbiter vid EPSC den här veckan, samt framstegen för det kommande ytuppdraget, säger Håkan Svedhem, ESA:s Trace Gas Orbiter-projektforskare.

"Medan våra instrumentteam arbetar hårt med att analysera detaljerna i luftgasinventeringen och förbereda dessa resultat för publicering, vi är verkligen glada över att redan kunna bidra till aktuella diskussioner om dammstormen och om frågor som är avgörande för framtida besättningsuppdrag till Mars."