50 лет назад один человек совершил маленький шажок, который оказался большим шагом для всего человечества. Мы говорим, как вы поняли, о знаменитой высадке американских астронавтов на Луну. И в последнее время споры вокруг той миссии (как и самой программы «Аполлон») разгорелись с новой силой. Причем речь идет не о том, что «высадки не было и все было снято в павильоне». Новые аргументы говорят нам, что во время миссии на Луну астронавты должны были получить огромную дозу космической радиации, которую невозможно пережить. Но так ли это?
Что такое космическая радиация
Никто не собирается оспаривать факт того, что космическая радиация действительно существует и то, что воздействие ее на живые организмы очень сложно назвать положительным. Сам термин «космическая радиация» довольно обширен и используется для описания энергии, которая излучается в виде электромагнитных волн и/или других частиц, испускаемых небесными телами. При этом не все они являются опасными для человека. Например, люди могут воспринимать некоторые формы электромагнитного излучения: видимый свет можно (простите за тавтологию) увидеть, а инфракрасное излучение (тепло) можно почувствовать.
Это интересно: 5 самых популярных мифов о первой высадке человека на Луну.
Между тем, другие разновидности излучения, такие как радиоволны, рентгеновские и гамма-лучи требуют специального оборудования для наблюдения. Самым опасным является ионизирующее излучение и именно его воздействие в большинстве случаев и называют той самой космической радиацией.
Космос радиоактивен. Укрыться от радиации просто невозможно. Представьте себе, что вы стоите посреди песчаной бури, и вокруг вас постоянно кружит водоворот из мелких камешков, которые ранят вашу кожу. Примерно так выглядит космическая радиация. И эта радиация наносит немалый вред. Но проблема в том, что в отличие от камушков и кусочков земли ионизирующее излучение не отскакивает от человеческой плоти. Оно проходит сквозь нее, как пушечное ядро пробивает насквозь здание. И эта радиация наносит немалый вред. На прошлой неделе ученые из медицинского центра при университете города Рочестера опубликовали результаты исследования, свидетельствующие о том, что длительное воздействие галактической радиации, которому могут подвергнуться астронавты, отправившиеся на Марс, способно повысить риск заболевания болезнью Альцгеймера. Читая сообщения СМИ об этом исследовании, я начала любопытствовать. Мы отправляем людей в космос уже более полувека. Мы имеем возможность следить за целым поколением астронавтов – как эти люди старятся и умирают. И мы постоянно отслеживаем состояние здоровья тех, кто сегодня летает в космос. Научные работы, подобные осуществленным в университете Рочестера, проводятся на лабораторных животных, таких, как мыши и крысы. Они призваны помочь нам подготовиться к будущему. Но что мы знаем о прошлом? Повлияла ли радиация на людей, которые уже побывали в космосе? Как она воздействует на находящихся на орбите в данный момент?
Откуда берется космическая радиация
В космосе существует несколько источников ионизирующего излучения. Солнце непрерывно испускает электромагнитное излучение на всех длинах волн. Иногда огромные взрывы на солнечной поверхности, известные как вспышки на Солнце, высвобождают в космос огромное количество рентгеновских и гамма-лучей. Эти явления как раз и могут представлять опасность для астронавтов и оборудования космических аппаратов. Также опасная радиация может исходить из-за пределов нашей Солнечной системы, но на Земле мы защищены от большей части этого ионизирующего излучения. Сильное магнитное поле Земли формирует магнитосферу (грубо говоря, защитный пузырь), который действует как своего рода «щит», блокирующий большую часть опасного излучения.
При этом космическая радиация «не улетает» обратно в космос. Она накапливается вокруг нашей планеты, формируя, так называемые, Пояса Ван Аллена (или радиационные пояса).
Схема устройства Поясов Ван Аллена
Валерий Родиков «Радиация и космос»
Главная » Курилка. Всё и обо всём что душе угодно. » Валерий Родиков «Радиация и космос»
Курилка. Всё и обо всём что душе угодно.
byakin 09.11.2017 97
0
в Избранноев Избранномиз Избранного 0
Лет 50-60 тому назад любители фантастического чтива, да и не только они, полагали, что наибольшая опасность для будущих звездолетчиков будет исходить со стороны разных чудовищ, похожих на тех, которыми заселил свои «марсианские» романы популярный в те годы фантаст Берроуз. С тех пор наши знания о космосе лавинообразно расширились, и сейчас ученые могут с уверенностью сказать, что главная опасность – это не фантастические монстры, а враг невидимый, но от этого отнюдь не менее страшный и коварный. Название ему – радиация.
С ней земляне познакомились в конце прошлого века, когда были открыты рентгеновские лучи и явление радиоактивности. Для многих рентгенологов и исследователей радиоактивности знакомство окончилось трагически – преждевременной смертью от рака. По крайней мере, 336 человек, работавших с радиоактивными материалами в то время, умерли в результате облучения.
Радиоактивность и сопутствующие ей излучения существовали на Земле до зарождения на ней жизни и присутствовали в космосе до возникновения самой Земли. Ионизирующее излучение сопровождало и Большой изрыв, с которого, как полагают ученые, началось существование нашей Вселенной около 20 миллиардов лет назад. С того времени радиация постоянно наполняет космическое пространство. Звезды, в том числе и наше Солнце, являют собой огромные термоядерные бомбы, исторгающие радиацию. Земная магма, кипящая под нашими ногами, тоже источник радиации. Сама земная кора содержит радиоактивные скопления со времени рождения нашей планеты. Даже человек слегка радиоактивен, так как во всякой живой ткани присутствуют в ничтожных количествах радиоактивные вещества.
И никуда не деться от естественной радиации. Она повсюду. Например, многие из нас, сидя на гранитной скамейке, не подозревают, что гранит радиоактивен. Облучается любой житель Земли, правда, в разных дозах, в зависимости от места, где он живет. В Бразилии, километрах в двухстах от Сан-Паулу, есть небольшая возвышенность. По каким-то причинам она оказалась необитаемой. Уровень радиации здесь превышает средний в 800 раз. Чуть меньший уровень зарегистрирован в 600-х километрах к востоку от возвышенности на курортном пляже городка Гуарапари. Есть подобная аномалия и в прибрежной полосе на юго-западе Индии. Песчаные пляжи там богаты торием. В Иране, вблизи городка Рамсер, бьют ключи, насыщенные радием. Уровень радиации в этом месте превышает средний почти в 1300 раз.
Человек облучается не только снаружи, но и изнутри: радиоактивные изотопы он получает вместе с пищей. Так, например, нуклиды свинца-210 и полония-210 концентрируются в рыбе и моллюсках, поэтому люди, потребляющие много рыбы и других даров моря, могут получить относительно высокие дозы облучения. Жители Крайнего Севера питаются мясом северного оленя (карибу), в котором оба упомянутых радиоактивных изотопа присутствуют в довольно высокой концентрации. Они попадают в организм оленей зимой, когда животные кормятся лишайником, в котором эти изотопы накапливаются. Дозы внутреннего облучения от полония-210 при этом могут в 35 раз превышать средний уровень. А в другом полушарии люди, живущие в Западной Австралии, в местах с повышенной концентрацией урана, получают дозы облучения, в 75 раз превосходящие средний уровень, поскольку едят мясо и требуху овец и кенгуру.
Но главным из естественных источников радиации, и это лишь недавно поняли ученые, является невидимый, не имеющий вкуса и запаха тяжелый газ радон, в 7,5 раз тяжелее воздуха.
В природе радон встречается в двух основных формах: в виде радона-222, члена радиоактивного ряда, образуемого продуктами распада урана-238, и в виде радона-220, члена радиоактивного ряда тория-232. Вообще говоря, большая часть облучения исходит из дочерних продуктов распада радона, а не от него самого.
Радон высвобождается из земной коры повсюду, но его концентрация в наружном воздухе существенно различается для разных точек земного шара. Как ни парадоксально это может показаться на первый взгляд, но больше всего человек облучается радоном в закрытом, непроветриваемом помещении. В зонах с умеренным климатом концентрация радона в закрытых помещениях в среднем примерно в восемь раз выше, чем в наружном воздухе.
Просачиваясь через фундамент и пол из грунта или выделяясь из строительных материалов, газ накапливается в помещении. Если дом стоит на грунте с относительно повышенным содержанием радионуклидов и если при его постройке использовались материалы с повышенной радиоактивностью, то уровень радиации может оказаться довольно высоким. Особенно это относится к герметичным помещениям.
Экономные шведы для сокращения расходов на отопление увлеклись герметизацией своих жилищ. За экономию приходится расплачиваться повышенной долей облучения: концентрация радона в комнатах подскочила более чем в три раза. Положение усугубляется еще и тем, что шведы живут в основном в малоэтажных домах, а чем ближе к земле – источнику радона, тем больше его концентрация в помещении. В этом отношении живущие на первом этаже проигрывают своим более «высотным» соседям.
В некоторых районах Франции, Нигерии, Мадагаскара излучения радона, которым подвергается население, значительно превышает максимальные дозы, допустимые для работников атомных электростанций.
Радон вездесущ. Под землей он проникает в природный газ. Хотя после предварительной переработки газа большая часть радона улетучивается, тем не менее его концентрация в помещении может возрасти, если кухонные плиты и другие нагревательные приборы, в которых сжигается газ, не снабжены вытяжкой. Поэтому без особой на то надобности оставлять газовую горелку включенной не стоит.
Сейчас общественность многих стран, в том числе и нашей, обсуждает проблемы ядерной энергетики. Многие выступают против атомных электростанций. Их опасения понятны, проблем много: радиоактивные выбросы, катастрофические аварии, захоронение радиоактивных отходов АЭС и пустой породы урановых рудников. Но не надо забывать, что облака, извергаемые трубами тепловых электростанций, хоть и в малой степени, но радиоактивны, приводят к дополнительному облучению людей, а оседая на землю, частички золы могут вновь вернуться в воздух в виде пыли. Интересно, что к 1980 году суммарная доза облучения, полученная человечеством от эксплуатации тепловых электростанций, в четыре раза превышала дозу от АЭС и связанных с ней производственных циклов (таких, как добыча топлива и переработка отходов).
А теперь поднимемся с земли на небеса. Чем ближе к ним, тем выше уровень радиации. Дополнительно облучаются летчики, жители высокогорных селений. Но источник радиации уже другой. Она вызывается космическими лучами, рожденными в глубинах Вселенной, а иногда вспышками на солнце. Нашу землю, сравниваемую иногда с гигантским космическим кораблем, защищают от губительных космических лучей магнитное поле нашей планеты и ее атмосфера.
Магнитное поле отклоняет заряженные частицы. Преодолеть магнитный барьер удается лишь самым энергичным гостьям из космоса. Только к Северному и Южному полюсам прорываются и более спокойные их «коллеги». Поэтому в Арктике и Антарктике полярники купаются под более интенсивным космическим душем, нежели остальные жители планеты. Здоровье зимовщиков должно быть отменным. Радиация сразу же выявляет изъяны.
Пройдя сквозь магнитный «экран», высокоэнергетические атомные ядра, из которых состоят космические лучи, сталкиваются с атмосферными частицами в верхних слоях нашего воздушного океана. В результате ядерных превращений рождаются вторичные частицы. Те, в свою очередь, сталкиваются с другими атмосферными частицами. И так далее. Возникает своего рода ливневый дождь, только роль водяных капель в нем исполняют заряженные частицы. От беспрестанных столкновений частицы теряют энергию. Каждое новое поколение частиц появляется на свет ослабленным. До поверхности Земли добираются лишь мюоны, электроны и случайные нейтроны.
Возможно, столь благоприятная радиационная обстановка, как на Земле, вообще является необходимой предпосылкой для возникновения, развития и поддержания жизни. Земная атмосфера служит противорадиационным экраном, который по эффективности действия можно сравнить со слоем воды толщиной 10 метров. Вместе с магнитным полем планеты ее атмосфера надежно защищает Землю от космической радиации.
А как защищены от нее космонавты?
На орбитах, там, где летают пилотируемые космические корабли и орбитальные станции, магнитное поле планеты сравнительно неплохо оберегает космонавтов от галактических лучей. Но это не значит, что там нет радиации. Околоземной космос является своего рода геомагнитной ловушкой для заряженных частиц. Магнитное поле планеты не дает им вырваться в безбрежные просторы Вселенной. Они обречены сопровождать нашу Землю в ее звездном путешествии. Среди этих частиц есть электроны, тяжелые ионы. Но их энергия, слава богу, мала, и экран из алюминия надежно защищает экипаж от этих частиц. Правда, опасность все равно остается со стороны «захваченных» протонов и продуктов их взаимодействия с частицами верхних слоев атмосферы.
В наш атомный век все мы более или менее знакомы с дозами радиации. Напомним, что в качестве измерения поглощенной дозы для любого вида ионизирующих излучений, часто употребляется рад. Представление о величине этой единицы дает следующее сравнение: чтобы нагреть грамм воды на один градус, нужна энергия в 420 тысяч раз большая, чем рад. Как видим, величина это довольно малая, но для измерения дозы облучения живых организмов она широко используется, прибегают даже к услугам в тысячу раз более мелкой единицы – миллирад.
Но эта величина не учитывает разницу в опасности разных излучений. Так, например, при одинаковой поглощенной дозе, альфа-излучение гораздо опаснее бета- или гамма-излучения. Чтобы привести к общему знаменателю разные виды излучений с точки зрения их биологического влияния на живой организм, вводят коэффициенты, которые отражают способность излучения данного вида повреждать ткани организма. Для тяжелых ионов этот коэффициент равен 25, для нейтронов – 20. Поглощенная доза в рад, умноженная на коэффициент, дает эквивалентную дозу, измеряемую в бэр (биологический эквивалент рентгена).
Максимальная доза облучения среди погибших в Чернобыле – 1600 рад. Величина большая даже без коэффициентов. По американским данным, считается, что при кратковременном воздействии радиации на человека доза около 118 бэр является смертельной для 10 из каждых 100 облученных, а доза около 345 бэр – для 50 из 100. Доза порядка 200 бэр вызывает помутнение хрусталика глаза, что приводит к ухудшению зрения. Кумулятивный эффект делает опасными и менее мощные дозы. Так, доза 1 бэр, получаемая каждый год в течение 10 лет, увеличивает вероятность заболевания лейкемией и другими формами рака. Точное значение этой вероятности не определено, но можно предположить, что при эквивалентной дозе 1 бэр в год она составляет примерно один процент.
Опираясь на эти данные, американцы установили следующие предельно допустимые дозы облучения: 0,5 бэр в год для гражданского населения, 5 бэр в год для работающих в условиях повышенной радиации, 50 бэр в год и 200 бэр за 10 лет для космонавтов.
Максимальная доза, которую получили американские астронавты во время экспедиции на Луну и на околоземных орбитах, составила для кожных покровов 18 бэр, а для кроветворных органов – 8 бэр.
В будущем намечается освоение Луны, пилотируемые полеты на Марс, в точки либрации системы Земля-Луна. В этих путешествиях люди лишаются спасительного магнитного поля Земли и могут сделаться «добычей» космических лучей галактического происхождения. Хоть их и не так много, но энергией они обладают большой. В основном это сильно ионизированные тяжелые ядра атомов углерода, кислорода, неона, магния, кремния, железа… По-видимому, они ускоряются при взаимодействии с магнитными ударными волнами, возникающими при вспышках сверхновых.
Космические лучи могут проникнуть сквозь стенки корабля и вызвать лучевое поражение членов экипажа. Кроме того, столкнувшись с оболочкой корабля, лучи вступят в ядерные взаимодействия с веществом. Следы этих реакций: ядерные осколки, мезоны и глубоко проникающие нейтроны – еще более увеличат дозу радиации.
Ученые считают, что от радиации есть щит – противорадиационные алюминиевые экраны. Они защитят космонавтов в длительных полетах на Марс, позволят долгое время жить на Луне. Чем больше толщина экрана, тем меньшую дозу радиации получат космонавты. На Луне вместо алюминиевых экранов можно использовать лунный грунт. Крыша толщиной в два метра обеспечит безопасность жителей будущих лунных поселков. А на крыше можно будет устроить оранжерею для выращивания сельскохозяйственных культур.
Участникам экспедиции на Марс придется лететь в такой же радиационной среде, в какой пребывал экипаж «Аполлона» во время лунной эпопеи. Однако при современном уровне развития химических ракетных двигателей такая экспедиция продлится около трех лет – в 100 раз дольше, чем полет к Луне, а следовательно, и полученная доза радиации возрастет в 100 раз. Применение алюминиевого экрана толщиной девять сантиметров снизит годовую дозу до 35 бэр. За три года полета космонавты «схватят» около 100 бэр, то есть половину предельной дозы, предусмотренной для космонавтов за 10 лет. На поверхности Марса годовая доза составит около 20 бэр.
Ученые считают, что к середине следующего столетия, когда широко освоят сверхпроводящие материалы, удастся создать термоядерный двигатель. Тогда скорости космических кораблей возрастут в 1000 раз по сравнению с теперешними. Но быстрее, чем со скоростью, равной пяти процентам от световой, корабль лететь не сможет. Не выдержит современная радиационная защита. При более быстрой скорости каждый квадратный сантиметр поверхности космического корабля будет испытывать бомбардировку миллиардной лавины энергичных частиц межпланетного или межзвездного газа. Эта бомбардировка приведет к ядерным взаимодействиям, которые рождают глубоко проникающие гамма-лучи и потоки нейтронов в смертельных дозах. Обычные экраны здесь не спасут, и если не будут найдены радиационно-стойкие материалы или принципиально новые способы радиационной защиты, то до ближайших звезд космонавтам придется «плестись» со скоростью 15 тысяч километров в секунду. По времени это составит около ста лет.
источник: Валерий Родиков «Радиация и космос» // сборник «Дорога миров», т.1, 1990
Как NASA решило проблему организации полета на Луну
Короткий ответ — никак. Дело в том, что для того, чтобы добраться до Луны, космический аппарат должен двигаться максимально быстро и по кратчайшему расстоянию. Для «облета и маневрирования» не хватило бы ни времени, ни запаса горючего. Таким образом, участники программы должны были пересечь как внешний, так и внутренний радиационный пояса.
NASA знало о проблеме и поэтому им нужно было что-то делать с обшивкой корабля для астронавтов. Обшивка должна была быть тонкой и легкой для обеспечения защиты. Нельзя было слишком «утяжелять» ее. Поэтому минимальная защита от облучения при помощи металлических пластин была добавлена в конструкцию. Более того, теоретические модели радиационных поясов, разработанные в преддверии полетов «Аполлона», показали, что прохождение через них не будет представлять существенной угрозы для здоровья космонавтов.
Но это еще не все. Чтобы добраться до Луны и благополучно вернуться домой, астронавты «Аполлона» должны были не только пересечь пояса Ван Аллена, но и огромное расстояние между Землей и Луной. По времени полет занимал около трех дней в каждую сторону. Участники миссии также должны были безопасно работать на орбите вокруг Луны и на лунной поверхности. Во время миссий «Аполлон» космический аппарат большую часть времени находился за пределами защитной магнитосферы Земли. Таким образом, экипажи «Аполлонов» были уязвимы для солнечных вспышек и для потока радиационных лучей из-за пределов нашей Солнечной системы.
Войти на сайт
Читатели, интересующиеся проблемами космоса, наверняка прекрасно знают, что космическое пространство за пределами земной атмосферы буквально пронизано радиацией. Но для некоторых может оказаться большим открытием тот факт, что опасное для здоровья людей излучение может также сильно повредить электронное оборудование космических спутников и кораблей. Космическое пространство, как известно, является суровой средой. Там нет воздуха, практически нет гравитации (микрогравитация не в счет). Кроме того, в космосе очень холодно, да еще и подстерегает невидимая опасность в виде солнечной радиации. Как известно, радиационное облучение может стать причиной развития ряда серьезных заболеваний вплоть до рака. Считается, что солнечная радиация в этом плане представляет огромную опасность для астронавтов и является большой проблемой для дальних космических путешествий. Именно поэтому инженеры постоянно пытаются придумать максимально легкий, но в то же время эффективный против радиации материал, которым можно защитить бортовые компьютеры и другие части космических устройств. На данный момент для этих целей используются алюминиевые сплавы, но недавно ученые из американского штата Северная Каролина выяснили, что защитить электронное оборудование может даже ржавчина. Об этом внезапном открытии было написано в научном журнале Radiation Physics and Chemistry. Ученые выяснили, что воздействие космической радиации вполне успешно можно блокировать при помощи материала, состоящего из акрила и оксидов различных металлов. Если говорить проще, то основной частью нового противорадиационного слоя является ржавчина, которая образуется при взаимодействии металлов с кислородом во влажной среде. Только в данном случае речь идет не о железе, на котором чаще всего и образуется ржавчина, а о других, менее тяжелых по весу веществах.
Новое покрытие космических кораблей
В ходе лабораторных испытаний ученые выяснили, что созданный из по сути ржавого материала щит, уменьшает облучение космической радиацией примерно в 300 раз. Благодаря использованию нового материала, вес космических аппаратов можно уменьшить на целые 30%, сохранив при этом защищенность от опасных излучений. Или же, можно сделать аппараты чуть тяжелее обычного и на 30% увеличить защиту от радиации. По словам ученых, наиболее подходящими для создания нового материала веществами являются оксиды гадолиния, вольфрама и эрбия. Однако с учетом меньших веса и стоимости, наиболее предпочтительным веществом считается именно оксид гадолиния. Вообще, вместо оксидов ученые могли бы использовать и чистые металлы, тем более, что они обеспечивают еще большую защиту. Только вот они обладают большей стоимостью, токсичностью и могут помешать работе электронных устройств, поэтому выбор пал именно на оксиды. На данный момент ученые заняты поисками партнеров, которые помогут им создавать новый материал для обшивки космических аппаратов на коммерческом уровне. Вполне возможно, в скором будущем в космос полетят аппараты с совершенно новым покрытием, который значительно увеличит их срок службы и обеспечит бесперебойную работу. Ведь важно учитывать, что некоторые космические аппараты были выведены из строя именно из-за воздействия космического излучения и не завершили важные для научного сообщества космические миссии. Например, из-за космической радиации сломалась запущенная в 2011 году межпланетная станция «Фобос-Грунт». Она предназначалась для доставки грунта из марсианского спутника Фобоса на Землю, но даже не смогла покинуть окрестности нашей планеты из-за сбоя бортового компьютера. Если верить официальной версии, причины возникновения проблемы, сбой произошел именно из-за воздействия космической радиации. Однако есть и неофициальное объяснение происшествию, которая гласит, что компьютер вышел из строя из-за сбоя на программном уровне.
источник
Почему астронавты остались живы?
Можно сказать, что NASA повезло, ведь время миссии совпало с, так называемым, «солнечным циклом». Это период роста и спада активности, который происходит примерно каждые 11 лет. На момент запуска аппаратов как раз пришелся период спада. Однако если бы космическое агентство затянуло программу, то все могло бы закончится иначе. Например, в августе 1972 года, между возвращением на Землю «Аполлона-16» и запуском «Аполлона-17» начался период роста солнечной активности. И если бы в это время астронавты находились бы на пути к Луне, они получили бы огромную дозу космического излучения. Но этого, к счастью, не произошло.
Обсудить эту и другие новости вы можете в нашем чате в Телеграм.
Радиация на МКС меньше, чем думали
«Этот результат важен для планирования длительных полетов: он означает, что можно лететь дальше и летать дольше. Хотя в целом дозы радиации большие, и остается вопрос как их снижать, чтобы сохранить здоровье космонавтов», — говорит один из авторов исследования Вячеслав Шуршаков из Института медико-биологических проблем РАН.
Эксперимент «Матрешка-Р» на борту МКС был начат еще в 2004 году, когда на станцию были доставлены особые пассажиры. У одного вид был довольно респектабельный. Саксонский тип лица, фигура на зависть многим — метр семьдесят пять и семьдесят кг. Что называется, ни «жиринки» лишней. По происхождению он европеец, и в научных кругах известен под именем «господина Рэндо». А вот у другого, россиянина, «внешность» необычнее : на весах он тянет всего на тридцать кг, а про рост и метр с кепкой не скажешь — 34 сантиметра. В диаметре. Иными словам — это… шар.
И «саксонец», и его сферический попутчик — это манекены. Их еще называют фантомами: оба, несмотря на различия, практически один к одному имитируют человеческое тело. А точнее — химико-биологический «материал», из которого сотканы люди. Каждый начинен чувствительнейшими детекторами, датчиками ионизирующего излучения.
«Нам нужно измерять дозу радиации, которая воздействует на критически важные внутренние органы — желудочно-кишечный тракт, кроветворную систему, центральную нервную систему. Непосредственно в тело человека дозиметр засунуть нельзя, поэтому используются тканеэквивалентные фантомы», — говорят специалисты.
Такой фантом сначала был помещен на внешней поверхности МКС в герметичном контейнере, который по параметрам поглощения соответствовал космическому скафандру, а затем был перенесен внутрь станции. Российские ученые вместе с коллегами из Польши, Швеции, Германии и Австрии пересчитали собранные данные с помощью компьютерной модели NUNDO и получили точные оценки дозы радиации для каждого внутреннего органа.
Расчеты доказали, что реальное воздействие радиации на внутренние органы значительно ниже, чем показывали «обычные» дозиметры. При выходе в открытый космос доза в теле будет на 15% ниже, а внутри станции — на все 100% (то есть в два раза) меньше, чем та доза, которую измеряет индивидуальный дозиметр, расположенный в кармашке на груди у космонавта.
По словам специалистов, установлен годовой предел облучения, превысить который никто не имеет права: это 500 миллиЗиверт. Есть и так называемый профессиональный лимит, или, как еще говорят, лимит за карьеру. Он не должен превышать 1 Зиверт. Много это или мало? Как говорят специалисты, максимально допустимая доза, которую может накопить космонавт за все годы работы на Земле и в космосе, способна забрать у него 2-3 года жизни. Подобной еще не было ни у кого и никогда. Но существует общее правило: дозы должны быть настолько низкими, насколько они разумно достижимы. Вот почему ученым так важно знать, как реагируют на радиацию «критические» органы. Какие конкретно дозы во время сильных солнечных вспышек получают кроветворная система, мозг, легкие, печень, почки…
Помешает ли радиация космическим полетам
(если лень читать, ответ в последнем абзаце)
Почти все знают, что в космосе люди страдают от жуткого излучения. Это правда, радиации там более чем достаточно. Грубо говоря, всю ее можно разделить на две части: частицы, имеющие электрический заряд, и нейтральные частицы. Магнитное поле Земли задерживает те частицы, которые имеют заряд. В основном это протоны, испускаемые Солнцем после коронарных вспышек и просто без повода. Считается, что на планетах, не имеющих магнитосферы, – таких, как Марс – а солнечным ветром. Нейтральные же частицы приходят из глубин нашей галактики и называются галактическими космическими лучами (ГКЛ). Они свободно проходят сковзь магнитное поле, но задерживаются атмосферой.
Поскольку МКС находится ниже радиационных поясов Земли, но выше атмосферы, космонавты на станции подвержены воздействию только нейтрального галактического излучения. Накопленная за один шестимесячный полет доза радиации для космонавта составляет в среднем 0,18 зиверт. Это на два порядка больше, чем за то же время на Земле. Если получить такую дозу за один день, можно схватить легкую форму лучевой болезни. Несмотря на это, заметных последствий излишнего облучения космонавтов врачи не выявили.
За пределами магнитосферы Земли дела будут обстоять примерно в два раза хуже. По данным, собранным американским космическим аппаратом MSL (Mars Science Laboratory) в открытом космосе и на поверхности Марса, за 180-дневное путешествие к Марсу, 540 дней пребывания на поверхности планеты и 180 дней обратного пути накопленная доза радиации составит 1,01 зиверта. Любопытно, что на самом Марсе уровень радиации примерно соответствует ее уровню на МКС. Влияние космической радиации на организм изучено недостаточно хорошо, но формально медицина утверждает, что участие в марсианской экспедиции увеличит риск заболевания раком на 3-5%.
На первый взгляд, это не критично. И это почти правда. Наверняка первые экспедиции в дальний космос будут происходить без особого внимания к радиации. Однако существует важная проблема. Как уже упоминалось выше, влияние излучения на организм сильно зависит от того, за какой срок получена доза. Мощные ливни солнечных протонов возникают после коронарных вспышек и могут длиться от нескольких часов до одних или, совсем редко, двух суток. При планировании миссии можно выбирать период, на который приходится минимум солнечной активности, и отправлять людей в космос небольшим риском. Но если специалисты ошибутся с прогнозом, космонавтам может грозить серьезная опасность.
К счастью, создать преграду протонам не так уж сложно. Хватит абляционного покрытия, которое обычно защищает спускаемые аппраты космических кораблей от перегрева во время посадки на Землю. Возникает другая проблема: галактические космические лучи (те самые, что не имеют электрического заряда и задерживаются атмосферой Земли) при попадании в защиту, предназначенную для остановки солнечных протонов, вызывают ливни опасных для здоровья вторичных частиц. Т. е. сам корабль за время перелета станет радиоактивным. В связи с этим имеет смысл идея включить в космический экспедиционный комплекс маленький защищенный «штормовой отсек», в котором космонавты смогут находиться только в наиболее опасные часы после коронарных выбросов. После этого они будут возвращаться в обычные модули, где им и предстоит провести основное время экспедиции.
Таким образом, радиация – проблема серьезная, но вполне решаемая на современном уровне развития технологий. Существуют и другие, менее известные проблемы. Например, некоторые ученые Института медико-биологических проблем РАН считают, что человек не сможет жить вне магнитного поля Земли больше нескольких недель.
