Какая радиация в космосе
Какая радиация в космосе
Одним из основных негативных биологических факторов космического пространства, наряду с невесомостью, является радиация. Но если ситуация с невесомостью на различных телах Солнечной системы (например, на Луне или Марсе) будет лучше, чем на МКС, то с радиацией дела обстоят сложнее.
По своему происхождению космическое излучение бывает двух типов. Оно состоит из галактических космических лучей (ГКЛ) и тяжелых положительно заряженных протонов, исходящих от Солнца. Эти два типа излучения взаимодействуют друг с другом. В период солнечной активности интенсивность галактических лучей уменьшается, и наоборот. Наша планета защищена от солнечного ветра магнитным полем. Несмотря на это, часть заряженных частиц достигает атмосферы. В результате возникает явление, известное как полярное сияние. Высокоэнергетические ГКЛ почти не задерживаются магнитосферой, однако они не достигают поверхности Земли в опасном количестве благодаря ее плотной атмосфере. Орбита МКС находится выше плотных слоев атмосферы, однако внутри радиационных поясов Земли. Из-за этого уровень космического облучения на станции намного выше, чем на Земле, но существенно ниже, чем в открытом космосе. По своим защитным свойствам атмосфера Земли приблизительно эквивалентна 80-сантиметровому слою свинца.
Единственным достоверным источником данных о дозе излучения, которую можно получить во время длительного космического перелета и на поверхности Марса, является прибор RAD на исследовательской станции Mars Science Laboratory, более известной как Curiosity. Чтобы понять, насколько точны собранные им данные, давайте для начала рассмотрим МКС.
В сентябре 2013 года в журнале Science была опубликована статья, посвященная результатам работы инструмента RAD. На сравнительном графике, построенном Лабораторией реактивного движения НАСА (организация не связана с экспериментами, проводимыми на МКС, но работает с инструментом RAD марсохода Curiosity), указано, что за полгода пребывания на околоземной космической станции человек получает дозу излучения, примерно равную 80 мЗв (миллизиверт). А вот в издании Оксфордского университета от 2006 года (ISBN 978-0-19-513725-5) говорится, что в сутки космонавт на МКС получает в среднем 1 мЗв, т. е. полугодовая доза должна составить 180 мЗв. В результате мы видим огромный разброс в оценке уровня облучения на давно изученной низкой орбите Земли.
Основные солнечные циклы имеют период 11 лет, и, поскольку ГКЛ и солнечный ветер взаимосвязаны, для статистически надежных наблюдений нужно изучить данные о радиации на разных участках солнечного цикла. К сожалению, как говорилось выше, все имеющиеся у нас данные о радиации в открытом космосе были собраны за первые восемь месяцев 2012 года аппаратом MSL на его пути к Марсу. Информация о радиации на поверхности планеты накоплена им же за последующие годы. Это не значит, что данные неверны. Просто нужно понимать, что они могут отражать лишь характеристики ограниченного периода времени.
Последние данные инструмента RAD были опубликованы в 2014 году. Как сообщают ученые из Лаборатории реактивного движения НАСА, за полгода пребывания на поверхности Марса человек получит среднюю дозу излучения около 120 мЗв. Эта цифра находится посередине между нижней и верхней оценками дозы облучения на МКС. За время перелета к Марсу, если он также займет полгода, доза облучения составит 350 мЗв, т. е. в 2-4,5 раза больше, чем на МКС. За время полета MSL пережил пять вспышек на Солнце умеренной мощности. Мы не знаем наверняка, какую дозу облучения получат космонавты на Луне, поскольку во времена программы «Аполлон» не проводились эксперименты, изучавшие отдельно космическую радиацию. Ее эффекты изучались лишь совместно с эффектами других негативных явлений, таких как влияние лунной пыли. Тем не менее, можно предположить, что доза будет выше, чем на Марсе, поскольку Луна не защищена даже слабой атмосферой, но ниже, чем в открытом космосе, т. к. человек на Луне будет облучаться только «сверху» и «с боков», но не из-под ног./
В заключение можно отметить, что радиация – это та проблема, которая обязательно потребует решения в случае колонизации Солнечной системы. Однако широко распространенное мнение, что радиационная обстановка за пределами магнитосферы Земли не позволяет совершать длительные космические полеты, просто не соответствует действительности. Для полета к Марсу придется установить защитное покрытие либо на весь жилой модуль космического перелетного комплекса, либо на отдельный особо защищенный «штормовой» отсек, в котором космонавты смогут пережидать протонные ливни. Это не значит, что разработчикам придется использовать сложные антирадиационные системы. Для существенного снижения уровня облучения достаточно теплоизоляционного покрытия, которое применяют на спускаемых аппаратах космических кораблей для защиты от перегрева при торможении в атмосфере Земли.
Почему космическая радиация не убила астронавтов при полете на Луну
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.
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.
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).
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.
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.
Что мы знаем о космической радиации
Что такое космическая радиация
Это электромагнитное излучение, которое имеет внеземной источник. Его подразделяют на первичное и вторичное излучение. Иногда космическое излучение еще называют космическими лучами.
Первичные космические лучи представляют собой поток заряженных ядерных частиц, который проходит через поверхность Земли, появляясь из различных участков космического пространства. Источником появления этих частиц стоит считать космическую энергию, которую высвобождают сверхновые (взорвавшиеся звезды), а также всеми любимое Солнце — оно является наиболее постоянным поставщиком космического излучения.
Значительная часть этого излучения представляет собой более или менее непрерывное истечение плазмы, так называемый солнечный ветер, являющийся продолжением внешних слоев солнечной атмосферы — солнечной короны. Вблизи Земли его скорость составляет обычно 400–500 км/с.
В свою очередь, «вспышки» на Солнце — выбросы дополнительной корпускулярной энергии — провоцируют магнитные бури и полярные сияния, а также представляют угрозу для жизни космонавтов при выходе в открытый космос.
Кстати, эти «вспышки» и высвобождаемая ими энергия — один из главных аргументов в пользу теории о том, что американцы на Луну не высаживались. Сторонники «лунного заговора» заявляют, что американские астронавты неминуемо погибли бы от лучевой болезни по причине того, что на поверхности спутника нет магнитного поля. К тому же экипаж «Аполлона-11» во главе с Нилом Армстронгом пересек радиационные пояса Земли, а значит, должен был получить колоссальные дозы облучения.
В теории всё верно, но на деле астронавты подвергались действию космической радиации всего в течение нескольких часов и получили дозы облучения, сопоставимые с теми, что обычно получают космонавты на МКС, то есть они были приемлемыми. Также нужно принять во внимание факт везения, ведь во время лунной миссии на Солнце не произошло никаких энергетических выбросов, которые могли бы привести к сублетальным дозам радиации.
Вторичные же космические лучи формируются при столкновении частиц космических лучей с частицами воздуха. Чем глубже эти частицы проникают в атмосферу, тем больше энергии они теряют. Это объясняет явление, о котором ты прочтешь ниже.
На какой высоте встречается
Вообще, космическая радиация распространяется повсеместно, но благодаря наличию у Земли магнитного поля она рассеивается. Магнитное поле служит своеобразным щитом, который не позволяет Солнцу — источнику этой радиации — уничтожить всё живое.
Так, на поверхности Земли естественный радиационный фон колеблется в пределах отметки 0,1–0,20 мкЗв/час (10–20 мкР/час), что является безопасной мощностью дозы для человека.
Однако чем выше мы поднимаемся, тем больше растет уровень радиации. Особенно наглядно это иллюстрируется на примере авиационных полетов. Специалисты из «Интерсофт Евразия» провели исследование на основе своих гаджетов DO-RA и замерили показатели космического излучения на разной высоте. Вот что у них получилось.
Как видишь, при наборе высоты показатели на дозиметре пропорционально увеличивались. С чем это связано — попробуй догадаться самостоятельно.
Чем опасна космическая радиация
Наверняка ты смотрел сериал «Чернобыль». Люди, пострадавшие при аварии и ликвидации ее последствий, конечно, получили несоизмеримые дозы облучения в сравнении с теми, что встречаются на борту самолета. Но и эти оказывают свое негативное воздействие на организм.
Наиболее чувствительными к радиации являются кожа, хрусталик глаза, легкие, щитовидная железа, костный мозг и кишечник. При длительном воздействии на организм излучение поражает ДНК и РНК, нарушает обмен веществ, снижает иммунитет и активизирует развитие новообразований у человека и животных.
Кто в зоне риска (как раз здесь о пилотах и часто летающих людях)
Не пугайся раньше времени. Среди профессий, наиболее подверженных радиоактивному космическому излучению, лидируют бортпроводники и летчики. Ну и пассажиры самолетов, часто пользующиеся услугами авиакомпаний. Часто — это более 30 раз в год. Пассажир, конечно, не профессия, но не упомянуть об этом в данном контексте нельзя.
Из-за активного эффекта воздействия ионизирующего излучения на человека и системы организма в авиации введены специальные радиационные нормы для лётного персонала. Эти нормы ограничивают полеты авиационного состава из расчета не более 80 лётных часов в месяц, не более 240 лётных часов в квартал (3 месяца) и не более 800 лётных часов в год на человека. Это данные из регламента ICAO — Международной организации гражданской авиации.
Как обезопаситься
Мы бы не сказали, что нужно применять какие-то сверхмеры по защите себя от излучения. Чтобы по-настоящему ощутить на себе влияние космической радиации, необходимо проводить в полете не менее 33 часов в год. За это время можно получить дозу в 0,1 мЗв (миллизиверт) — это эквивалентно рентгену грудной клетки.
Чтобы контролировать все возможные изменения в работе собственного организма, необходимо регулярно проходить диспансеризацию, примерно раз-два в год. При таком подходе к своему здоровью всё будет в порядке.
«Интерсофт Евразия» — компания, созданная для реализации инновационных проектов в области носимой электроники, дозиметрической техники и технологий. Направления работы компании: разработка программного обеспечения, технологии производства твердотельных детекторов ионизирующего излучения и электроники чтения, систем мониторинга радиационной обстановки.
Источники:
https://kosmolenta.com/index.php/683-2015-08-05-space-radiation
https://hi-news.ru/space/pochemu-kosmicheskaya-radiaciya-ne-ubila-astronavtov-pri-polete-na-lunu.html
https://brodude.ru/chto-my-znaem-o-kosmicheskoj-radiaczii/
