Группа учёных из России, США и Германии подсчитала, что полёт на Марс с экипажем не может продолжаться более 4 лет, в противном случае здоровье людей может оказаться под угрозой из-за продолжительного воздействия космического излучения.
Планирование миссии на Марс с экипажем является весьма сложной задачей, в рамках которой приходится учитывать все нюансы: тип двигателя, численность экипажа, рацион, а также излучение, которому люди будут подвергаться постоянно. Оказавшись за пределами земной атмосферы и магнитного поля Земли, члены экипажа будут подвергаться излучению Солнца, а также других галактических объектов, поэтому возникает вопрос о защите.
Учёные Сколковского института науки и технологий (РФ), Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США), Массачусетского технологического института (США) и Потсдамского центра имени Гельмгольца (ФРГ) установили, что в расчёт нужно принимать как продолжительность миссии, так и материалы для защиты от излучения.
Космическое излучение не является постоянной величиной, а меняется в соответствии с цикличностью активности Солнца. Излучение обусловливается солнечными космическими лучами (СКЛ) и галактическими космическими лучами (ГКЛ). СКЛ имеют меньшую энергию, чем ГКЛ, которые излучаются сверхновыми, квазарами и прочими высокоэнергетическими объектами. Галактические лучи обусловливаются очень тяжёлыми частицами, которые движутся с такими скоростями и обладают такими энергиями, которые едва ли достижимы даже на самых мощных земных ускорителях, при длительном воздействии на живую ткань эти частицы могут нанести значительный ущерб.
К счастью, Солнце может выступать как временный щит от ГКЛ. В периоды наибольшей активности солнечные ветры становятся очень сильными и могут отражать ГКЛ, а значит, экипаж подвергается излучению с меньшей энергией. Согласно расчётам учёных, ГКЛ наименее активны в течение 6–12 месяцев после максимальных значений солнечной активности. Поэтому наиболее практичным было бы ограничить марсианские миссии с экипажем двухлетним сроком. А вот миссия продолжительностью более четырёх лет подвергнет экипаж опасным уровням радиации перед возвращением на Землю — это максимально возможный срок.
Одна из причин такого ограничения — характер радиационной угрозы. ГКЛ представляют наибольшую опасность: их энергия настолько высока, что при моделировании защиты от неё проблемой в итоге становился сам защитный материал. Человека можно защитить металлическими пластинами, резервуарами с водой или плитами полимеров низкой плотности. Однако на практике приходится учитывать ограничения по массе, поскольку возможности космических кораблей не безграничны. Кроме того, подвергаясь воздействию ГКЛ, щит и сам становится источником вторичного излучения.