16.3. Clipuri în ochi și în cipuri electronice

Cititorul este bine conștient de odiseea spațială a astronauților americani pe Lună. Pe parcursul mai multor expediții, pământenii au călătorit pe Lună cu nava spațială Apollo. Astronauții au petrecut câteva zile în spațiul cosmic, inclusiv o perioadă lungă de timp în afara magnetosferei Pământului.

Neil Armstrong (primul astronaut care a mers pe Lună) a raportat Pământului despre senzațiile sale neobișnuite în timpul zborului: uneori a observat sclipiri strălucitoare în ochi. Uneori frecvența lor ajungea la aproximativ o sută pe zi (Fig. 16.5). Oamenii de știință au început să înțeleagă acest fenomen și au ajuns rapid la concluzia că razele cosmice galactice sunt responsabile. Aceste particule de înaltă energie pătrund în globul ocular și provoacă strălucirea lui Cherenkov atunci când interacționează cu substanța care alcătuiește ochiul. Drept urmare, astronautul vede un fulger strălucitor. Cea mai eficientă interacțiune cu materia nu sunt protonii, dintre care razele cosmice conțin mai mult decât toate celelalte particule, ci particule grele - carbon, oxigen, fier. Aceste particule, având o masă mare, își pierd semnificativ mai multă energie pe unitatea de drum parcursă decât omologii lor mai ușoare. Ei sunt responsabili pentru generarea strălucirii Cherenkov și stimularea retinei - membrana sensibilă a ochiului. Acest fenomen este acum cunoscut pe scară largă. Probabil că a fost observat înainte de N. Armstrong, dar nu toți piloții spațiali au raportat-o ​​Pământului.
Un experiment special se desfășoară în prezent la bordul Stației Spațiale Internaționale pentru a studia acest fenomen mai în profunzime. Așa arată: o cască plină cu detectoare pentru înregistrarea particulelor încărcate este pusă pe capul astronautului. Astronautul trebuie să înregistreze momentul în care particula trece prin erupțiile pe care le observă, iar detectorii fac o „examinare” independentă a trecerii lor prin ochi și detector. Sclipirile de lumină în ochii cosmonauților și astronauților sunt un exemplu al modului în care organul vizual uman - ochiul - poate servi ca detector de particule cosmice.
Cu toate acestea, consecințele neplăcute ale prezenței razelor cosmice de înaltă energie în spațiu nu se termină aici...

Cu aproximativ douăzeci de ani în urmă s-a observat că funcționarea computerelor de bord ale sateliților ar putea fi perturbată. Aceste încălcări pot fi de două tipuri: computerul se poate „îngheța”, iar după un timp își revine, dar uneori chiar eșuează. Din nou, studiind acest fenomen, oamenii de știință au ajuns la concluzia că particulele grele GCR sunt responsabile pentru el. La fel ca și globul ocular, ele pătrund în interiorul cipului și provoacă leziuni locale, microscopice, „inimii” acestuia - o zonă sensibilă a materialului semiconductor din care este fabricat. Mecanismul acestui efect este prezentat în Fig. 16.6. Ca urmare a proceselor destul de complexe asociate cu întreruperea mișcării purtătorilor de curent electric în materialul cipului, apare o defecțiune în funcționarea acestuia (se numesc „eșecuri unice”). Acesta este un fenomen neplăcut pentru echipamentele de bord ale sateliților moderni, care sunt echipate cu sisteme informatice care controlează funcționarea acestuia. Ca urmare, satelitul poate pierde orientarea sau nu reușește să respecte comanda necesară a operatorului de pe Pământ. În cel mai rău caz, dacă nu există un sistem informatic de rezervă necesar la bord, puteți pierde satelitul.

Atenție la fig. 16.7. Acesta descrie frecvența defecțiunilor observate pe unul dintre sateliți de-a lungul unui număr de ani. Aici este reprezentată și curba activității solare. Există o mare corelație între ambele fenomene. În anii de activitate solară minimă, când fluxul GCR este maxim (amintiți-vă de fenomenul de modulație), frecvența defecțiunilor crește și scade la maxim atunci când fluxul GCR este minim. Este imposibil să lupți cu acest fenomen neplăcut. Nicio protecție nu poate salva satelitul de aceste particule. Capacitatea de penetrare a acestor particule cu energiile lor enorme este prea mare.
Dimpotrivă, creșterea grosimii pielii navei spațiale duce la efectul opus. Neutronii, produși ca urmare a reacțiilor nucleare ale GCR cu materia, creează un fundal puternic de radiații în interiorul navei. Acești neutroni secundari, interacționând cu materialul aflat în apropierea cipului, generează, la rândul lor, particule grele, care, pătrunzând în interiorul cipurilor, creează defecțiuni.

Aici este necesar să reamintim cititorului că particulele încărcate grele se găsesc nu numai în razele cosmice. Ele sunt prezente și în centurile de radiații, în special în partea interioară cea mai apropiată de Pământ. Aici, există protoni și particule mai grele. Iar energia lor poate depăși sute de MeV. Acum să ne amintim despre Anomalia Atlanticului de Sud, care „se înclină” deasupra Pământului. Nu este greu de imaginat că electronica unei nave spațiale care zboară la o altitudine de 500 de kilometri ar trebui să „simtă” aceste particule. Așa cum este. Uitați-vă la Figura 16.8: puteți vedea că cea mai mare frecvență a defecțiunilor este observată în zona anomaliei.

Un fenomen similar are loc în timpul erupțiilor solare puternice. Protonii și nucleele grele din SCR pot provoca aceleași defecțiuni unice la cipuri. Și chiar sunt observați. Un astfel de exemplu este prezentat în Fig. 16.9: în timpul unei puternice furtuni solare pe 14 iulie 2000. (datorită faptului că a avut loc pe 14 iulie, ziua năvălirii Bastiliei, i s-a dat numele de „Ziua Bastiliei”) fluxuri intense de protoni solari „s-au prăbușit” pe magnetosfera Pământului, provocând defecțiuni în funcționarea sateliți. Singura salvare de la plăcile de gips-carton - ucigașe de așchii - sunt mijloacele tehnice asociate cu duplicarea elementelor electronice deosebit de importante ale echipamentelor de bord.
Nu numai inginerii care creează echipamente electronice la bord sunt îngrijorați de prezența razelor cosmice de înaltă energie în spațiu. Biologii studiază și mecanismele de acțiune ale acestor particule. Pe scurt, ele arată așa.
Apa, principala substanță a țesuturilor biologice, este ionizată sub influența radiațiilor, se formează radicali liberi care pot distruge legăturile moleculare ale ADN-ului. Scenariul de deteriorare directă a moleculei de ADN în timpul decelerării unei particule grele încărcate nu poate fi exclus (Fig. 16.10).

Orez. 16.10. Interacțiunea particulelor GCR grele cu o moleculă de ADN în dimensiunile sale liniare de ~ 20 angstromi poate duce la perturbări în structura sa în două moduri: fie prin formarea de radicali liberi, fie direct - prin deteriorarea moleculei în sine.

Orez. 16.11. Particulele alfa (nucleele de heliu) și alte particule grele din razele cosmice afectează celulele mai eficient decât electronii, particulele de lumină. Particulele grele pierd mult mai multă energie pe unitate de cale în materie decât cele mai ușoare. Acest lucru este demonstrat clar în această figură: cu aceleași doze de radiații de la electroni și particule grele, numărul de celule deteriorate în ultimul caz este mai mare.

Rezultat? Consecințe genetice neplăcute, inclusiv cancerigene. Figura 16.11 demonstrează clar efectul particulelor grele asupra țesutului biologic: numărul de celule deteriorate în cazul expunerii la particule mai grele decât protonii crește brusc.
Desigur, nu se poate presupune că elementele grele din razele cosmice sunt singurul agent capabil să provoace cancer. Biologii, dimpotrivă, cred că printre toți ceilalți factori de mediu care pot afecta ADN-ul, radiațiile nu joacă un rol principal. De exemplu, unii compuși chimici pot provoca daune mult mai sensibile decât radiațiile. Cu toate acestea, în condițiile unui zbor spațial lung, în afara câmpului magnetic al Pământului, o persoană se află în cea mai mare parte singură cu radiații. Mai mult, aceasta nu este o radiație obișnuită familiară oamenilor. Acestea sunt raze cosmice galactice, care, după cum știm acum, conțin particule grele încărcate. Ele provoacă de fapt daune ADN-ului. Este evident. Consecințele acestei interacțiuni nu sunt complet clare. Ce înseamnă să spui că există posibile, de exemplu, consecințe cancerigene ale unei astfel de interacțiuni?
Trebuie remarcat aici că astăzi specialiștii în medicina spațială și biologie nu sunt capabili să dea un răspuns cuprinzător. Există probleme care trebuie abordate în cercetările viitoare. De exemplu, deteriorarea ADN-ului în sine nu duce neapărat la cancer. În plus, moleculele de ADN, după ce au primit un semnal de pericol despre o încălcare a structurii lor, încearcă să pornească singure „programul de reparații”. Și asta se întâmplă, uneori, nu fără succes. Orice traumă fizică, aceeași lovitură adusă corpului cu un ciocan, provoacă mult mai multe daune la nivel molecular decât radiațiile. Dar celulele restaurează ADN-ul, iar organismul „uită” de acest eveniment.
Stabilitatea ADN-ului este extrem de mare: probabilitatea de mutație nu depășește 1 la 10 milioane, indiferent de condițiile locale. Aceasta este fiabilitatea fantastică a structurii biologice responsabile de reproducerea vieții. Chiar și câmpurile de radiații foarte puternice nu o pot perturba. Există o serie de bacterii care nu modifică în câmpuri de radiații extrem de puternice, ajungând la multe mii de Gy. Chiar și siliciul cristalin și multe materiale structurale nu pot rezista la o astfel de încărcare a dozei.
Problema aici, așa cum o văd biologii, este că poate exista un eșec în programul de reparare: de exemplu, un cromozom poate ajunge într-un loc complet inutil în structura ADN-ului. Această situație devine deja periculoasă. Cu toate acestea, chiar și aici este posibilă o succesiune multivariată de evenimente.
În primul rând, trebuie să luăm în considerare faptul că procesul de mutație – reproducerea „celulelor greșite” – durează o perioadă lungă de timp. Biologii cred că între efectul advers inițial și implementarea negativă a acestui efect pot trece decenii. Acest timp este necesar pentru a forma o nouă formație de celule supuse mutațiilor, constând din multe miliarde. Prin urmare, prezicerea dezvoltării consecințelor adverse este o chestiune foarte problematică.
O altă latură a problemei efectelor radiațiilor asupra structurilor biologice este că procesul de expunere la doze mici nu a fost suficient studiat. Nu există o relație directă între mărimea dozei - cantitatea de radiații - și daunele cauzate de radiații. Biologii cred că diferitele tipuri de cromozomi reacţionează diferit la radiaţii. Unele dintre ele „necesită” doze semnificative de radiații pentru a produce efectul, în timp ce altele au nevoie doar de doze foarte mici. Care este motivul aici? Nu există încă un răspuns la asta. Mai mult, consecințele expunerii simultane la două sau mai multe tipuri de radiații asupra structurilor biologice nu sunt complet clare: să zicem, GCR și SCR, sau GCR, SCR și centurile de radiații. Compoziția acestor tipuri de radiații cosmice este diferită și fiecare dintre ele poate duce la propriile sale consecințe. Dar efectul influenței lor combinate nu este clar. Răspunsul final la aceste întrebări se află doar în rezultatele experimentelor viitoare.

După cum am menționat deja, de îndată ce americanii și-au început programul spațial, omul lor de știință James Van Allen a făcut o descoperire destul de importantă. Primul satelit artificial american pe care l-au lansat pe orbită a fost mult mai mic decât cel sovietic, dar Van Allen s-a gândit să-i atașeze un contor Geiger. Astfel, ceea ce s-a exprimat la sfârșitul secolului al XIX-lea a fost confirmat oficial. Remarcabilul om de știință Nikola Tesla a emis ipoteza că Pământul este înconjurat de o centură de radiații intense.

Fotografie a Pământului realizată de astronautul William Anders

în timpul misiunii Apollo 8 (arhivele NASA)

Tesla, totuși, a fost considerat un mare excentric și chiar un nebun de către știința academică, așa că ipotezele sale despre încărcătura electrică gigantică generată de Soare au fost abandonate pentru o lungă perioadă de timp, iar termenul „vânt solar” nu a provocat altceva decât zâmbete. . Dar datorită lui Van Allen, teoriile lui Tesla au fost reînviate. La instigarea lui Van Allen și a unui număr de alți cercetători, s-a stabilit că centurile de radiații din spațiu încep la 800 km deasupra suprafeței Pământului și se extind până la 24.000 km. Deoarece nivelul de radiație este mai mult sau mai puțin constant, radiația de intrare ar trebui să fie aproximativ egală cu radiația de ieșire. În caz contrar, fie s-ar acumula până când „coce” Pământul, ca într-un cuptor, fie s-ar usca. Cu această ocazie, Van Allen a scris: „Centurile de radiații pot fi comparate cu un vas cu scurgeri, care este umplut în mod constant de la Soare și curge în atmosferă. O mare parte a particulelor solare revarsă vasul și stropește, în special în zonele polare, ceea ce duce la lumini polare, furtuni magnetice și alte fenomene similare.”

Radiația de la centurile Van Allen depinde de vântul solar. În plus, ei par să concentreze sau să concentreze această radiație în ei înșiși. Dar din moment ce pot concentra în ei înșiși doar ceea ce a venit direct de la Soare, încă o întrebare rămâne deschisă: cât de multă radiație este în restul cosmosului?

Orbitele particulelor atmosferice din exosferă(dic.academic.ru)

Luna nu are curele Van Allen. De asemenea, nu are atmosferă protectoare. Este deschis tuturor vântului solar. Dacă s-ar fi produs o erupție solară puternică în timpul expediției lunare, un flux colosal de radiații ar fi incinerat atât capsulele, cât și astronauții pe partea de suprafață lunară în care și-au petrecut ziua. Această radiație nu este doar periculoasă - este mortală!

În 1963, oamenii de știință sovietici i-au spus renumitului astronom britanic Bernard Lovell că nu cunosc o modalitate de a proteja astronauții de efectele mortale ale radiațiilor cosmice. Aceasta însemna că nici măcar carcasele metalice mult mai groase ale dispozitivelor rusești nu puteau face față radiațiilor. Cum ar putea cel mai subțire metal (aproape ca folie) folosit în capsulele americane să protejeze astronauții? NASA știa că acest lucru este imposibil. Maimuțele spațiale au murit la mai puțin de 10 zile de la întoarcere, dar NASA nu ne-a spus niciodată adevărata cauză a morții lor.

Maimuță-astronaut (arhiva RGANT)

Majoritatea oamenilor, chiar și cei cunoscători în spațiu, nu sunt conștienți de existența radiațiilor mortale care pătrund în întinderile sale. Destul de ciudat (sau poate doar din motive care pot fi ghicite), în „Enciclopedia ilustrată a tehnologiei spațiale” americană expresia „radiație cosmică” nu apare nici măcar o dată. Și, în general, cercetătorii americani (în special cei asociați cu NASA) evită acest subiect la o milă distanță.

Între timp, Lovell, după ce a discutat cu colegii ruși care cunoșteau bine radiațiile cosmice, a trimis informațiile pe care le avea administratorului NASA Hugh Dryden, dar acesta a ignorat-o.

Unul dintre astronauții care ar fi vizitat Luna, Collins, a menționat radiația cosmică doar de două ori în cartea sa:

„Cel puțin Luna era mult dincolo de centurile Van Allen ale Pământului, ceea ce însemna o doză bună de radiații pentru cei care mergeau acolo și o doză letală pentru cei care zăboveau”.

„Astfel, centurile de radiații Van Allen care înconjoară Pământul și posibilitatea de erupții solare necesită înțelegere și pregătire pentru a evita expunerea echipajului la doze crescute de radiații.”

Deci, ce înseamnă „înțelegeți și pregătiți”? Înseamnă asta că dincolo de centurile Van Allen, restul spațiului este liber de radiații? Sau a avut NASA o strategie secretă pentru a se proteja de erupțiile solare după ce a luat decizia finală cu privire la expediție?

NASA a susținut că poate prezice pur și simplu erupțiile solare și, prin urmare, a trimis astronauți pe Lună atunci când nu erau așteptate erupții și pericolul de radiații pentru ei era minim.

În timp ce Armstrong și Aldrin lucrau în spațiul cosmic

pe suprafața lunii, Michael Collins

plasat pe orbită (arhiva NASA)

Cu toate acestea, alți experți spun: „Este posibil doar să prezicem data aproximativă a viitoarei radiații maxime și densitatea acesteia”.

Cosmonautul sovietic Leonov a mers totuși în spațiul cosmic în 1966 - totuși, într-un costum de plumb super-greu. Dar doar trei ani mai târziu, astronauții americani au sărit pe suprafața Lunii și nu în costume spațiale super-grele, ci dimpotrivă! Poate de-a lungul anilor, experții de la NASA au reușit să găsească un fel de material ultra-ușor care protejează în mod fiabil împotriva radiațiilor?

Totuși, cercetătorii descoperă brusc că cel puțin Apollo 10, Apollo 11 și Apollo 12 au pornit tocmai în acele perioade în care numărul de pete solare și activitatea solară corespunzătoare se apropiau de maxim. Maximul teoretic general acceptat al ciclului solar 20 a durat din decembrie 1968 până în decembrie 1969. În această perioadă, misiunile Apollo 8, Apollo 9, Apollo 10, Apollo 11 și Apollo 12 s-au mutat dincolo de zona de protecție a centurilor Van Allen și au intrat în spațiul cislunar.

Studii ulterioare ale graficelor lunare au arătat că erupțiile solare unice sunt un fenomen aleatoriu, care apare spontan pe un ciclu de 11 ani. De asemenea, se întâmplă că în perioada „scăzută” a ciclului să apară un număr mare de focare într-o perioadă scurtă de timp, iar în perioada „înaltă” - un număr foarte mic. Dar ceea ce este important este că focare foarte puternice pot apărea în orice moment al ciclului.

În timpul erei Apollo, astronauții americani au petrecut în total aproape 90 de zile în spațiu. Deoarece radiațiile de la erupțiile solare imprevizibile ajung pe Pământ sau pe Lună în mai puțin de 15 minute, singura modalitate de a vă proteja împotriva acesteia ar fi utilizarea recipientelor cu plumb. Dar dacă puterea rachetei a fost suficientă pentru a ridica o astfel de greutate în plus, atunci de ce a fost necesar să mergi în spațiu în capsule minuscule (literal 0,1 mm de aluminiu) la o presiune de 0,34 atmosfere?

Acest lucru se întâmplă în ciuda faptului că chiar și un strat subțire de acoperire de protecție, numit „mylar”, conform echipajului Apollo 11, s-a dovedit a fi atât de greu încât a trebuit să fie îndepărtat de urgență din modulul lunar!

Se pare că NASA a selectat tipi speciali pentru expedițiile lunare, deși ajustați în funcție de circumstanțe, turnați nu din oțel, ci din plumb. Cercetătorul american al problemei, Ralph Rene, nu a fost prea leneș să calculeze cât de des ar fi trebuit să fie afectată fiecare dintre expedițiile lunare presupuse finalizate de activitatea solară.

Apropo, unul dintre angajații cu autoritate ai NASA (distins fizician, de altfel) Bill Modlin, în lucrarea sa „Prospects for Interstellar Travel”, a raportat sincer: „Erupțiile solare pot emite protoni GeV în același interval de energie ca majoritatea cosmice. particule, dar mult mai intense. Creșterea energiei lor cu radiații crescute prezintă un pericol deosebit, deoarece protonii GeV pătrund pe câțiva metri de material... Erupțiile solare (sau stelare) cu emisie de protoni sunt un pericol foarte grav care apare periodic în spațiul interplanetar, care oferă o radiație. doza de sute de mii de roentgen in cateva ore la distanta de la Soare la Pamant. Această doză este letală și de milioane de ori mai mare decât cea permisă. Moartea poate apărea după 500 de roentgens într-o perioadă scurtă de timp.”

Da, băieții americani curajoși au trebuit să strălucească mai rău decât a patra unitate electrică de la Cernobîl. „Particulele cosmice sunt periculoase, vin din toate direcțiile și necesită cel puțin doi metri de ecranare densă în jurul oricăror organisme vii.” Dar capsulele spațiale pe care NASA le demonstrează până astăzi aveau puțin peste 4 m în diametru. Cu grosimea pereților recomandată de Modlin, astronauții, chiar și fără niciun echipament, nu s-ar fi încadrat în ei, ca să nu mai vorbim de faptul că nu ar fi fost suficient combustibil pentru a ridica astfel de capsule. Dar, evident, nici conducerea NASA și nici astronauții pe care i-au trimis pe Lună nu au citit cărțile colegului lor și, neconștienți fiind fericiți, au depășit toți spinii de pe drumul spre stele.

Cu toate acestea, poate că NASA a dezvoltat de fapt un fel de costume spațiale ultra-fiabile pentru ei, folosind material ultra-ușor (evident, foarte secret) care protejează împotriva radiațiilor? Dar de ce nu a fost folosit în altă parte, după cum se spune, în scopuri pașnice? Ei bine, bine, nu au vrut să ajute URSS cu Cernobîl: la urma urmei, perestroika nu începuse încă. Dar, de exemplu, în 1979, în aceeași SUA, a avut loc un accident major în unitatea de reactor la centrala nucleară de la Three Mile Island, care a dus la o topire a miezului reactorului. Așadar, de ce nu au folosit lichidatorii americani costume spațiale bazate pe mult-reclamata tehnologie NASA, care costă nu mai puțin de 7 milioane de dolari, pentru a elimina această bombă atomică cu ceas pe teritoriul lor?...

Curiosity are la bord un instrument RAD pentru a măsura intensitatea expunerii la radiații. În timpul zborului său către Marte, Curiosity a măsurat radiația de fond, iar astăzi oamenii de știință care lucrează cu NASA au vorbit despre aceste rezultate. Deoarece roverul zbura într-o capsulă, iar senzorul de radiații era amplasat în interior, aceste măsurători corespund practic fondului de radiații care va fi prezent într-o navă spațială cu echipaj.

Rezultatul nu este inspirator - doza echivalentă de expunere la radiații absorbite este de 2 ori mai mare decât doza ISS. Și patru - cel care este considerat maxim admisibil pentru o centrală nucleară.

Adică, un zbor de șase luni către Marte este aproximativ echivalent cu un an petrecut pe orbita joasă a Pământului sau doi la o centrală nucleară. Având în vedere că durata totală a expediției ar trebui să fie de aproximativ 500 de zile, perspectiva nu este optimistă.
Pentru oameni, radiația acumulată de 1 Sievert crește riscul de cancer cu 5%. NASA le permite astronauților săi să acumuleze nu mai mult de 3% risc sau 0,6 Sievert de-a lungul carierei lor. Ținând cont de faptul că doza zilnică pe ISS este de până la 1 mSv, perioada maximă pentru astronauții de a rămâne pe orbită este limitată la aproximativ 600 de zile de-a lungul întregii cariere.
Pe Marte însuși, radiația ar trebui să fie de aproximativ două ori mai mică decât în ​​spațiu, datorită atmosferei și suspensiei de praf din ea, adică. corespund nivelului ISS, dar indicatorii exacti nu au fost încă publicati. Indicatorii RAD în zilele furtunilor de praf vor fi interesanți - vom afla cât de bun este praful marțian ca scut de radiații.

Acum, recordul pentru rămânerea pe orbită apropiată de Pământ îi aparține lui Serghei Krikalev, în vârstă de 55 de ani - are 803 de zile. Dar le-a colectat intermitent - în total a făcut 6 zboruri din 1988 până în 2005.

Dispozitivul RAD este format din trei plachete de siliciu cu stare solidă care acționează ca un detector. În plus, are un cristal de iodură de cesiu, care este folosit ca scintilator. RAD-ul este montat pentru a privi zenitul în timpul aterizării și pentru a capta un câmp de 65 de grade.

De fapt, este un telescop cu radiații care detectează radiațiile ionizante și particulele încărcate într-o gamă largă.

Radiația din spațiu provine în principal din două surse: de la Soare, în timpul erupțiilor și ejecțiilor coronare, și din razele cosmice, care apar în timpul exploziilor de supernove sau a altor evenimente de înaltă energie din galaxiile noastre și din alte galaxii.


În ilustrație: interacțiunea dintre „vântul” solar și magnetosfera Pământului.

Razele cosmice alcătuiesc cea mai mare parte a radiațiilor în timpul călătoriei interplanetare. Acestea reprezintă o pondere a radiațiilor de 1,8 mSv pe zi. Doar trei procente din radiația acumulată de Curiosity de la Soare. Acest lucru se datorează și faptului că zborul a avut loc într-un moment relativ calm. Focarele cresc doza totală și se apropie de 2 mSv pe zi.

Vârfurile apar în timpul erupțiilor solare.

Mijloacele tehnice actuale sunt mai eficiente împotriva radiațiilor solare, care au energie scăzută. De exemplu, puteți echipa o capsulă de protecție unde astronauții se pot ascunde în timpul erupțiilor solare. Cu toate acestea, chiar și pereții de aluminiu de 30 cm nu vor proteja de razele cosmice interstelare. Cele de plumb ar ajuta probabil mai bine, dar acest lucru ar crește semnificativ masa navei, ceea ce înseamnă costul lansării și accelerării acesteia.

Cele mai eficiente mijloace de minimizare a expunerii la radiații ar trebui să fie noile tipuri de motoare, care vor reduce semnificativ timpul de zbor către Marte și înapoi. NASA lucrează în prezent la propulsia electrică solară și la propulsia termică nucleară. Primul poate, teoretic, să accelereze de până la 20 de ori mai repede decât motoarele chimice moderne, dar accelerația va fi foarte lungă din cauza forței scăzute. Un dispozitiv cu un astfel de motor ar trebui să fie trimis pentru a tracta un asteroid, pe care NASA dorește să-l captureze și să-l transfere pe orbita lunii pentru vizita ulterioară a astronauților.

Cele mai promițătoare și încurajatoare dezvoltări în propulsia electrică sunt realizate în cadrul proiectului VASIMR. Dar pentru a călători pe Marte, panourile solare nu vor fi suficiente - veți avea nevoie de un reactor.

Un motor termic nuclear dezvoltă un impuls specific de aproximativ trei ori mai mare decât tipurile moderne de rachete. Esența sa este simplă: reactorul încălzește gazul de lucru (probabil hidrogen) la temperaturi ridicate fără a utiliza un oxidant, care este necesar de rachetele chimice. În acest caz, limita de temperatură de încălzire este determinată numai de materialul din care este fabricat motorul însuși.

Dar o astfel de simplitate provoacă și dificultăți - împingerea este foarte greu de controlat. NASA încearcă să rezolve această problemă, dar nu consideră dezvoltarea motoarelor cu propulsie nucleară o prioritate.

Utilizarea unui reactor nuclear este, de asemenea, promițătoare, deoarece o parte din energie ar putea fi folosită pentru a genera un câmp electromagnetic, care ar proteja suplimentar piloții de radiațiile cosmice și de radiațiile propriului reactor. Aceeași tehnologie ar face profitabilă extragerea apei de pe Lună sau din asteroizi, adică ar stimula și mai mult utilizarea comercială a spațiului.
Deși acum acesta nu este altceva decât raționament teoretic, este posibil ca o astfel de schemă să devină cheia unui nou nivel de explorare a sistemului solar.

Radiația cosmică reprezintă o problemă majoră pentru proiectanții de nave spațiale. Ei se străduiesc să protejeze astronauții de aceasta, care vor fi pe suprafața Lunii sau vor pleca în călătorii lungi în adâncurile Universului. Dacă nu este asigurată protecția necesară, aceste particule, zburând cu viteză mare, vor pătrunde în corpul astronautului și vor deteriora ADN-ul acestuia, ceea ce poate crește riscul de cancer. Din păcate, până acum toate metodele cunoscute de protecție sunt fie ineficiente, fie impracticabile.
Materialele folosite în mod tradițional pentru a construi nave spațiale, cum ar fi aluminiul, captează unele particule spațiale, dar misiunile pe termen lung în spațiu necesită o protecție mai puternică.
Agenția Aerospațială a SUA (NASA) preia de bunăvoie cele mai extravagante, la prima vedere, idei. La urma urmei, nimeni nu poate prezice cu siguranță care dintre ei se va transforma într-o zi într-o descoperire serioasă în cercetarea spațială. Agenția are un institut special pentru concepte avansate (NASA Institute for Advanced Concepts - NIAC), menit să acumuleze tocmai astfel de dezvoltări - pe termen foarte lung. Prin acest institut, NASA distribuie granturi diferitelor universități și institute pentru dezvoltarea „nebuniei strălucitoare”.
Următoarele opțiuni sunt în prezent explorate:

Protecție cu anumite materiale. Unele materiale, cum ar fi apa sau polipropilena, au proprietăți de protecție bune. Dar pentru a proteja o navă spațială cu ei, vor fi necesare multe dintre ele, iar greutatea navei va deveni inacceptabil de mare.
În prezent, angajații NASA au dezvoltat un nou material ultra-rezistent, legat de polietilenă, pe care plănuiesc să îl folosească la asamblarea viitoarelor nave spațiale. „Plasticul spațial” va putea proteja astronauții de radiațiile cosmice mai bine decât scuturile metalice, dar este mult mai ușor decât metalele cunoscute. Experții sunt convinși că, atunci când materialului i se oferă o rezistență suficientă la căldură, va fi chiar posibil să se facă pielea navei spațiale din acesta.
Anterior, se credea că doar o carcasă metalică ar permite unei nave spațiale cu echipaj să treacă prin centurile de radiații ale Pământului - fluxuri de particule încărcate reținute de câmpul magnetic din apropierea planetei. Acest lucru nu a fost întâlnit în timpul zborurilor către ISS, deoarece orbita stației trece vizibil sub zona periculoasă. În plus, astronauții sunt amenințați de erupții solare - o sursă de raze gamma și X, iar părțile navei în sine sunt capabile de radiații secundare - din cauza dezintegrarii radioizotopilor formați în timpul „primei întâlniri” cu radiația.
Acum, oamenii de știință cred că noul plastic RXF1 face față mai bine acestor probleme, iar densitatea sa scăzută nu este ultimul argument în favoarea sa: capacitatea de transport a rachetelor nu este încă suficient de mare. Rezultatele testelor de laborator în care a fost comparat cu aluminiul sunt cunoscute: RXF1 poate rezista la sarcini de trei ori mai mari la o densitate de trei ori mai mică și prinde mai multe particule cu energie înaltă. Polimerul nu a fost încă patentat, așa că metoda de fabricare a acestuia nu a fost raportată. Lenta.ru raportează acest lucru cu referire la science.nasa.gov.

Structuri gonflabile. Modulul gonflabil, realizat din plastic RXF1 deosebit de rezistent, nu numai că va fi mai compact la lansare, ci și mai ușor decât o structură solidă din oțel. Desigur, dezvoltatorii săi vor trebui să ofere o protecție destul de fiabilă împotriva micrometeoriților cuplate cu „deșeuri spațiale”, dar nu este nimic fundamental imposibil în acest sens.
Ceva este deja acolo - nava privată gonflabilă fără pilot Genesis II este deja pe orbită. Lansată în 2007 de racheta rusă Dnepr. Mai mult, greutatea sa este destul de impresionantă pentru un dispozitiv creat de o companie privată - peste 1300 kg.

CSS (Commercial Space Station) Skywalker este un proiect comercial al unei stații orbitale gonflabile. NASA alocă aproximativ 4 miliarde de dolari pentru a sprijini proiectul pentru 20110-2013. Vorbim despre dezvoltarea de noi tehnologii pentru module gonflabile pentru explorarea spațiului și a corpurilor cerești ale Sistemului Solar.

Nu se știe cât va costa structura gonflabilă. Dar costurile totale pentru dezvoltarea noilor tehnologii au fost deja anunțate. În 2011, în aceste scopuri vor fi alocate 652 de milioane de dolari, în 2012 (dacă nu se revizuiește din nou bugetul) - 1262 de milioane de dolari, în 2013 - 1808 milioane de dolari.Se preconizează că costurile cercetării vor crește constant, dar, ținând cont de experiența tristă. a termenelor nerespectate și a estimărilor Constellations, fără a se concentra pe un singur program la scară largă.
Module gonflabile, dispozitive automate pentru andocare vehicule, sisteme de stocare a combustibilului pe orbită, module autonome de susținere a vieții și complexe care asigură aterizarea pe alte corpuri cerești. Aceasta este doar o mică parte din sarcinile cu care se confruntă acum NASA pentru a rezolva problema aterizării unui om pe Lună.

Protectie magnetica si electrostatica. Magneții puternici pot fi folosiți pentru a respinge particulele zburătoare, dar magneții sunt foarte grei și încă nu se știe cât de periculos ar fi un câmp magnetic suficient de puternic pentru a reflecta radiația cosmică pentru astronauți.

O navă spațială sau o stație pe suprafața lunară cu protecție magnetică. Un magnet supraconductor toroidal cu puterea câmpului nu va permite ca majoritatea razelor cosmice să pătrundă în cabina de pilotaj situată în interiorul magnetului și, prin urmare, va reduce dozele totale de radiații de la radiația cosmică de zeci sau mai multe ori.

Proiectele promițătoare ale NASA sunt un scut de radiații electrostatice pentru o bază lunară și un telescop lunar cu o oglindă lichidă (ilustrări de pe spaceflightnow.com).

Soluții biomedicale. Corpul uman este capabil să corecteze daunele ADN-ului cauzate de doze mici de radiații. Dacă această capacitate este îmbunătățită, astronauții vor putea rezista la expunerea prelungită la radiațiile cosmice. Mai multe detalii

Protecție cu hidrogen lichid. NASA ia în considerare posibilitatea de a folosi rezervoare de combustibil pentru nave spațiale care conțin hidrogen lichid, care pot fi plasate în jurul compartimentului echipajului, ca protecție împotriva radiațiilor cosmice. Această idee se bazează pe faptul că radiația cosmică pierde energie atunci când se ciocnește cu protonii altor atomi. Deoarece un atom de hidrogen are un singur proton în nucleul său, un proton din fiecare dintre nucleele sale „frânează” radiația. În elementele cu nuclee mai grele, unii protoni îi blochează pe alții, astfel încât razele cosmice nu ajung la ei. Protecția cu hidrogen poate fi asigurată, dar nu este suficientă pentru a preveni riscurile de cancer.

Biocostumul. Acest proiect Bio-Suit este dezvoltat de un grup de profesori și studenți de la Massachusetts Institute of Technology (MIT). „Bio” - în acest caz, nu înseamnă biotehnologie, ci ușurință, confort neobișnuit pentru costumele spațiale și, în unele cazuri, chiar imperceptibilitatea carcasei, care este ca o continuare a corpului.
În loc să coaseți și să lipiți un costum spațial din bucăți separate de țesături diferite, acesta va fi pulverizat direct pe pielea unei persoane sub forma unui spray care se întărește rapid. Adevărat, casca, mănușile și bocancii vor rămâne în continuare tradiționale.
Tehnologia unei astfel de pulverizări (un polimer special este folosit ca material) este deja testată de armata americană. Acest proces se numește Electrospinlacing, este dezvoltat de specialiștii de la centrul de cercetare al Armatei SUA - Centrul de sisteme Soldier, Natick.
Pentru a spune simplu, putem spune că picăturile minuscule sau fibrele scurte de polimer capătă o sarcină electrică și, sub influența unui câmp electrostatic, se repezi spre ținta lor - obiectul care trebuie acoperit cu o peliculă - unde formează un suprafata topita. Oamenii de știință de la MIT intenționează să creeze ceva similar, dar capabil să creeze o peliculă etanșă la umiditate și aer pe corpul unei persoane vii. După întărire, pelicula capătă o rezistență ridicată, menținând o elasticitate suficientă pentru mișcarea brațelor și picioarelor.
Trebuie adăugat că proiectul prevede o opțiune când mai multe straturi diferite vor fi pulverizate pe corp într-un mod similar, alternând cu o varietate de electronice încorporate.

Linia de dezvoltare a costumelor spațiale așa cum a fost imaginată de oamenii de știință MIT (ilustrare de pe site-ul web mvl.mit.edu).

Iar inventatorii biocostumei vorbesc despre auto-strângerea promițătoare a filmelor polimerice în caz de deteriorare minoră.
Chiar și profesorul Dava Newman însăși nu poate prezice când va deveni posibil acest lucru. Poate peste zece ani, poate peste cincizeci.

Dar dacă nu începeți să vă îndreptați către acest rezultat acum, „viitorul fantastic” nu va veni.

Un astfel de concept precum radiația solară a devenit cunoscut cu destul de mult timp în urmă. După cum au arătat numeroase studii, nu este întotdeauna responsabil pentru creșterea nivelului de ionizare a aerului.

Acest articol este destinat persoanelor peste 18 ani

Ai împlinit deja 18 ani?

Radiația cosmică: adevăr sau mit?

Razele cosmice sunt radiații care apar în timpul exploziei unei supernove, precum și ca o consecință a reacțiilor termonucleare din Soare. Natura diferită a originii razelor afectează și caracteristicile lor de bază. Razele cosmice care pătrund din spațiu în afara sistemului nostru solar pot fi împărțite în două tipuri - galactice și intergalactice. Această din urmă specie rămâne cea mai puțin studiată, deoarece concentrația de radiații primare în ea este minimă. Adică, radiația intergalactică nu are o importanță deosebită, deoarece este complet neutralizată în atmosfera noastră.

Din păcate, despre razele care vin la noi din galaxia noastră numită Calea Lactee nu se poate spune nimic. În ciuda faptului că dimensiunea sa depășește 10.000 de ani lumină, orice modificare a câmpului de radiații la un capăt al galaxiei va reverbera imediat la celălalt.

Pericolele radiațiilor din spațiu

Radiația cosmică directă este distructivă pentru un organism viu, astfel încât influența sa este extrem de periculoasă pentru oameni. Din fericire, Pământul nostru este protejat în mod fiabil de acești extratereștri spațiali printr-o cupolă densă a atmosferei. Acesta servește ca o protecție excelentă pentru toată viața de pe pământ, deoarece neutralizează radiațiile cosmice directe. Dar nu complet. Când se ciocnește cu aerul, se descompune în particule mai mici de radiații ionizante, fiecare dintre acestea intrând într-o reacție individuală cu atomii săi. Astfel, radiația de mare energie din spațiu este slăbită și formează radiații secundare. În același timp, își pierde letalitatea - nivelul de radiație devine aproximativ același ca în razele X. Dar nu vă alarmați - această radiație dispare complet pe măsură ce trece prin atmosfera Pământului. Oricare ar fi sursele razelor cosmice și orice putere au acestea, pericolul pentru o persoană care se află la suprafața planetei noastre este minim. Poate provoca doar daune tangibile astronauților. Sunt expuși radiațiilor cosmice directe, deoarece nu au protecție naturală sub formă de atmosferă.

Energia eliberată de razele cosmice afectează în primul rând câmpul magnetic al Pământului. Particulele ionizante încărcate literalmente îl bombardează și devin cauza celui mai frumos fenomen atmosferic - . Dar asta nu este tot - particulele radioactive, datorită naturii lor, pot provoca defecțiuni în diferite electronice. Și dacă în ultimul secol acest lucru nu a provocat prea mult disconfort, în vremea noastră este o problemă foarte serioasă, deoarece cele mai importante aspecte ale vieții moderne sunt legate de electricitate.

Oamenii sunt, de asemenea, susceptibili la acești vizitatori din spațiu, deși mecanismul de acțiune al razelor cosmice este foarte specific. Particulele ionizate (adică radiațiile secundare) afectează câmpul magnetic al Pământului, provocând astfel furtuni în atmosferă. Toată lumea știe că corpul uman este format din apă, care este foarte susceptibilă la vibrațiile magnetice. Astfel, radiațiile cosmice afectează sistemul cardiovascular și provoacă o sănătate precară la persoanele sensibile la vreme. Acest lucru este, desigur, neplăcut, dar deloc fatal.

Ce protejează Pământul de radiațiile solare?

Soarele este o stea, în adâncurile căreia au loc constant diferite reacții termonucleare, care sunt însoțite de puternice emisii de energie. Aceste particule încărcate se numesc vânt solar și au o influență puternică asupra Pământului nostru, sau mai degrabă asupra câmpului său magnetic. Cu el interacționează particulele ionizate, care formează baza vântului solar.

Potrivit celor mai recente cercetări ale oamenilor de știință din întreaga lume, învelișul de plasmă a planetei noastre joacă un rol special în neutralizarea vântului solar. Acest lucru se întâmplă astfel: radiația solară se ciocnește de câmpul magnetic al Pământului și este împrăștiată. Când este prea mult, carcasa de plasmă primește lovitura și are loc un proces de interacțiune similar cu un scurtcircuit. Consecința unei astfel de lupte poate fi crăpături în scutul de protecție. Dar natura a asigurat și acest lucru - fluxuri de plasmă rece se ridică de la suprafața Pământului și se grăbesc în locuri cu protecție slăbită. Astfel, câmpul magnetic al planetei noastre reflectă impactul din spațiu.

Dar merită precizat faptul că radiația solară, spre deosebire de radiația cosmică, ajunge în continuare pe Pământ. În același timp, nu ar trebui să vă faceți griji în zadar, deoarece în esență aceasta este energia Soarelui, care ar trebui să cadă pe suprafața planetei noastre într-o stare dispersată. Astfel, încălzește suprafața Pământului și ajută la dezvoltarea vieții pe ea. Astfel, merită să se facă distincția clară între diferitele tipuri de radiații, deoarece unele dintre ele nu numai că nu au un impact negativ, ci sunt și necesare pentru funcționarea normală a organismelor vii.

Cu toate acestea, nu toate substanțele de pe Pământ sunt la fel de susceptibile la radiația solară. Există suprafețe care o absorb mai mult decât altele. Acestea sunt, de regulă, suprafețe subiacente cu un nivel minim de albedo (capacitatea de a reflecta radiația solară) - pământ, pădure, nisip.

Astfel, temperatura de pe suprafața Pământului, precum și durata orelor de lumină, depind direct de cât de multă radiație solară este absorbită de atmosferă. Aș dori să spun că cea mai mare parte a energiei ajunge încă la suprafața planetei noastre, deoarece învelișul de aer al Pământului servește ca o barieră doar pentru razele din spectrul infraroșu. Dar razele UV sunt neutralizate doar parțial, ceea ce duce la unele probleme ale pielii la oameni și animale.

Influența radiațiilor solare asupra corpului uman

Când este expus la razele spectrului infraroșu al radiației solare, un efect termic se manifestă în mod clar. Promovează vasodilatația, stimulează sistemul cardiovascular și activează respirația pielii. Ca urmare, principalele sisteme ale corpului se relaxează, iar producția de endorfine (hormoni ai fericirii), care au un efect analgezic și antiinflamator, crește. Căldura afectează și procesele metabolice, activând metabolismul.

Radiația luminoasă de la radiația solară are un efect fotochimic semnificativ, care activează procese importante în țesuturi. Acest tip de radiație solară permite unei persoane să folosească unul dintre cele mai importante sisteme de atingere din lumea exterioară - viziunea. Aceste cuante ar trebui să fim recunoscători pentru faptul că vedem totul în culoare.

Factori de influență importanți

Radiația solară din spectrul infraroșu stimulează, de asemenea, activitatea creierului și este responsabilă pentru sănătatea mintală umană. De asemenea, este important ca acest tip special de energie solară să afecteze ritmurile noastre biologice, adică fazele activității active și ale somnului.

Fără particule de lumină, multe procese vitale ar fi în pericol, ceea ce ar putea duce la dezvoltarea diferitelor boli, inclusiv insomnie și depresie. De asemenea, cu un contact minim cu radiația solară, capacitatea unei persoane de a lucra este redusă semnificativ, iar majoritatea proceselor din organism încetinesc.

Radiațiile UV sunt destul de utile pentru organismul nostru, deoarece declanșează și procese imunologice, adică stimulează apărarea organismului. De asemenea, este necesar pentru producerea de porfirit, un analog al clorofilei vegetale din pielea noastră. Cu toate acestea, razele UV în exces pot provoca arsuri, așa că este foarte important să știi cum să te protejezi corespunzător de acest lucru în perioadele de activitate solară maximă.

După cum puteți vedea, beneficiile radiației solare pentru corpul nostru sunt incontestabile. Mulți oameni sunt foarte îngrijorați dacă alimentele absorb acest tip de radiații și dacă este periculos să consumați alimente contaminate. Repet - energia solară nu are nimic de-a face cu radiația cosmică sau atomică, ceea ce înseamnă că nu trebuie să-ți fie frică de ea. Și ar fi inutil să o evit... Nimeni nu a căutat încă o cale de a scăpa de Soare.