Космічна радіація: що це таке і чи небезпечно для людини?

1. Космонавт-ліквідатор
2. Частинки, що зводять з розуму
3. місячні ризики
4. Намочіть рушники!

Земля - ​​унікальна колиска всього живого. Захищені її атмосферою і магнітним полем, ми можемо не думати про радіаційні загрози, крім тих, що творимо власними руками. Однак всі проекти освоєння космосу - ближнього і далекого - незмінно впираються в проблему радіаційної безпеки. Космос ворожий життя. Нас там не чекають.

Орбіту Міжнародної космічної станції кілька разів піднімали, і зараз її висота складає більше 400 км. Це робилося для того, щоб відвести літаючу лабораторію від щільних шарів атмосфери, де молекули газів ще досить помітно гальмують політ і станція втрачає висоту. Щоб не коригувати орбіту занадто часто, добре б підняти станцію ще вище, але робити цього не можна. Приблизно в 500 км від Землі починається нижній (протонний) радіаційний пояс. Тривалий політ всередині кожного з радіаційних поясів (а їх два) буде згубним для екіпажів.

Космонавт-ліквідатор

Проте не можна сказати, що на висоті, на якій зараз літає МКС, проблеми радіаційної безпеки немає. По-перше, в районі Південної Атлантики існує так звана Бразильська, або Південно-Атлантична, магнітна аномалія. Тут магнітне поле Землі як би провисає, а з ним ближче до поверхні виявляється нижній радіаційний пояс. І МКС його все-таки стосується, пролітаючи в цьому районі.

По-друге, людині в космосі загрожує галактичне випромінювання - мчить з усіх напрямків і з величезною швидкістю потік заряджених частинок, породжених вибухами наднових або діяльністю пульсарів, квазарів і інших аномальних зіркових тел. Частина цих частинок затримується магнітним полем Землі (що є одним з факторів формування радіаційних поясів), інша частина втрачає енергію в зіткненні з молекулами газів в атмосфері. Щось долітає і до поверхні Землі, так що невеликий радіоактивний фон присутній на нашій планеті на кожному кроці. В середньому проживає на Землі людина, що не має справи з джерелами радіації, щорічно отримує дозу в 1 мілізіверт (мЗв). Космонавт на МКС заробляє 0,5-0,7 мЗв. Щодня!

Радіаційні пояси радіаційні пояси Землі є області магнітосфери, в яких накопичуються високоенергетичних заряджені частинки. Внутрішній пояс складається переважно з протонів, зовнішній - з електронів. У 2012 році супутником NASA було відкрито ще один пояс, який знаходиться між двома відомими.

«Можна привести цікаве зіставлення, - каже завідувач відділом радіаційної безпеки космонавтів Інституту медико-біологічних проблем РАН, кандидат фізико-математичних наук В'ячеслав Шуршаков. - Припустимою щорічної дозою для співробітника АЕС вважаються 20 мЗв - в 20 разів більше, ніж отримує звичайна людина. Для фахівців з ліквідації аварій, цих особливим чином підготовлених людей, максимальна річна доза становить 200 мЗв. Це вже в 200 разів більше в порівнянні зі звичайною дозою і ... практично стільки ж, скільки отримує космонавт, який пропрацював рік на МКС ».

В даний час медициною встановлено максимальну гранична доза, яку протягом життя людині перевищувати не можна, щоб уникнути серйозних проблем зі здоров'ям. Це 1000 мЗв, або 1 Зв. Таким чином, навіть працівник АЕС з його нормативами може спокійно працювати років п'ятдесят, ні про що не турбуючись. Космонавт ж вичерпає свій ліміт за все за п'ять років. Але, навіть налітавши чотири роки і набравши свої законні 800 мЗв, він вже навряд чи буде допущений в новий політ річної тривалості, тому що з'явиться загроза перевищення ліміту.

«Ще одним фактором радіаційної небезпеки в космосі, - пояснює В'ячеслав Шуршаков, - є активність Сонця, особливо так звані протонні викиди. У момент викиду за короткий час космонавт на МКС може отримати додатково до 30 мЗв. Добре, що сонячні протонні події відбуваються рідко - 1-2 рази за 11-річний цикл сонячної активності. Погано, що ці процеси виникають стохастически, в випадковому порядку, і погано піддаються прогнозуванню. Я не пам'ятаю такого, щоб ми були б заздалегідь попереджені нашою наукою про прийдешнє викиді. Зазвичай справа йде по-іншому. Дозиметри на МКС раптом показують підвищення фону, ми дзвонимо фахівцям за Сонцем і отримуємо підтвердження: так, спостерігається аномальна активність нашого світила. Саме через таких раптово виникають сонячних протонних подій ми ніколи точно не знаємо, яку саме дозу привезе з собою космонавт з польоту ».

Частинки, що зводять з розуму

Радіаційні проблеми у екіпажів, що вирушають на Марс, почнуться ще у Землі. Корабель масою 100 або більше тонн доведеться довго розганяти по навколоземній орбіті, і частина цієї траєкторії пройде всередині радіаційних поясів. Це вже не годинник, а дні і тижні. Далі - вихід за межі магнітосфери і галактичне випромінювання в його первозданній формі, багато важких заряджених частинок, вплив яких під «парасолькою» магнітного поля Землі відчувається мало.

«Проблема в тому, - говорить В'ячеслав Шуршаков, - що вплив частинок на критичні органи людського організму (наприклад, нервову систему) сьогодні мало вивчено. Можливо, радіація стане причиною втрати пам'яті у космонавта, викличе ненормальні поведінкові реакції, агресію. І дуже ймовірно, що ці ефекту не будуть прив'язані до конкретної дози. Ще не накопичено достатньо даних по існуванню живих організмів за межами магнітного поля Землі, відправлятися в тривалі космічні експедиції дуже ризиковано ».

Коли фахівці з радіаційної безпеки пропонують конструкторам космічних апаратів посилити біозахисту, ті відповідають, здавалося б, цілком раціональним питанням: «А в чому проблема? Хіба хтось із космонавтів помер від променевої хвороби? »На жаль, отримані на борту навіть не зорельотів майбутнього, а звичною нам МКС дози радіації хоч і вписуються в нормативи, але зовсім не невинні. Радянські космонавти чомусь ніколи не скаржилися на зір - мабуть, побоюючись за свою кар'єру, але американські дані чітко показують, що космічна радіація підвищує ризик катаракти, помутніння кришталика. Дослідження крові космонавтів демонструють збільшення хромосомних аберацій в лімфоцитах після кожного космічного польоту, що в медицині вважається онкомаркерів. В цілому зроблено висновок про те, що отримання протягом життя допустимої дози в 1 Зв в середньому вкорочує життя на три роки.

місячні ризики

Одним з «сильних» доводів прихильників «місячного змови» вважається твердження про те, що перетин радіаційних поясів і знаходження на Місяці, де немає магнітного поля, викликало б неминучу загибель астронавтів від променевої хвороби. Американським астронавтам дійсно доводилося перетинати радіаційні пояси Землі - протонний і електронний. Але це відбувалося протягом всього лише декількох годин, і дози, отримані екіпажами «Аполлона» в ході місій, виявилися суттєвими, але порівнянними з тими, що отримують старожили МКС. «Звичайно, американцям пощастило, - каже В'ячеслав Шуршаков, - адже за час їх польотів не відбулося жодного сонячного протонного події. Якби сталося таке, астронавти змогли б отримати сублетальні дози - вже не 30 мЗв, а 3 Зв.

Намочіть рушники!

«Ми, фахівці в галузі радіаційної безпеки, - каже В'ячеслав Шуршаков, - наполягаємо на тому, щоб захист екіпажів була посилена. Наприклад, на МКС найбільш вразливими є каюти космонавтів, де вони відпочивають. Там немає ніякої додаткової маси, і від відкритого космосу людини відділяє лише металева стінка товщиною в кілька міліметрів. Якщо приводити цей бар'єр до прийнятого в радіології водного еквіваленту, це всього лише 1 см води. Для порівняння: земна атмосфера, під якою ми ховаємося від випромінювання, еквівалентна 10 м води. Нещодавно ми запропонували захистити каюти космонавтів додатковим шаром з просочених водою рушників і серветок, що набагато б знизило дію радіації. Розробляються медикаментозні засоби для захисту від випромінювання - правда, на МКС вони поки не використовуються. Можливо, в майбутньому методами медицини та генної інженерії ми зможемо вдосконалити тіло людини таким чином, щоб його критичні органи були більш стійкими до факторів радіації. Але в будь-якому випадку без пильної уваги науки до цієї проблеми про далеких космічних польотах можна забути ».

Стаття «Смертоносним променям всупереч» опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №9, Сентябрь 2017 ).