16.3. Záblesky v očiach a v elektronických čipoch

Čitateľ dobre pozná vesmírnu odyseu amerických astronautov na Mesiac. V priebehu niekoľkých expedícií pozemšťania cestovali na Mesiac na kozmickej lodi Apollo. Astronauti strávili niekoľko dní vo vesmíre, vrátane dlhého obdobia mimo zemskej magnetosféry.

Neil Armstrong (prvý astronaut, ktorý kráčal po Mesiaci) informoval Zem o svojich nezvyčajných pocitoch počas letu: niekedy pozoroval jasné záblesky v očiach. Niekedy ich frekvencia dosahovala okolo stovky za deň (obr. 16.5). Vedci začali chápať tento jav a rýchlo prišli na to, že za to môže galaktické kozmické žiarenie. Práve tieto vysokoenergetické častice prenikajú do očnej gule a spôsobujú Cherenkovovu žiaru pri interakcii s látkou, ktorá tvorí oko. Výsledkom je, že astronaut vidí jasný záblesk. Najúčinnejšou interakciou s hmotou nie sú protóny, ktorých kozmické žiarenie obsahuje viac ako všetky ostatné častice, ale ťažké častice – uhlík, kyslík, železo. Tieto častice, ktoré majú veľkú hmotnosť, strácajú podstatne viac energie na jednotku prejdenej dráhy ako ich ľahšie náprotivky. Sú zodpovedné za generovanie Cherenkovovej žiary a stimuláciu sietnice - citlivej membrány oka. Tento jav je dnes všeobecne známy. Pravdepodobne bol pozorovaný pred N. Armstrongom, ale nie všetci vesmírni piloti to nahlásili Zemi.
Na palube Medzinárodnej vesmírnej stanice v súčasnosti prebieha špeciálny experiment, ktorý má tento jav študovať hlbšie. Vyzerá to takto: na hlavu astronauta sa nasadí prilba naplnená detektormi na registráciu nabitých častíc. Astronaut musí zaznamenať okamih prechodu častice cez erupcie, ktoré pozoruje, a detektory vykonajú nezávislú „skúšku“ ich prechodu cez oko a detektor. Svetelné záblesky v očiach kozmonautov a astronautov sú príkladom toho, ako môže ľudský orgán videnia – oko – slúžiť ako detektor kozmických častíc.
Tým sa však nepríjemné následky prítomnosti vysokoenergetického kozmického žiarenia vo vesmíre nekončia...

Asi pred dvadsiatimi rokmi sa zistilo, že môže byť narušená prevádzka palubných počítačov satelitov. Tieto porušenia môžu byť dvoch typov: počítač môže „zamrznúť“ a po chvíli sa zotaví, ale niekedy dokonca zlyhá. Pri štúdiu tohto javu vedci opäť dospeli k záveru, že za to môžu ťažké častice GCR. Rovnako ako v prípade očnej gule prenikajú do vnútra čipu a spôsobujú lokálne, mikroskopické poškodenie jeho „srdca“ – citlivej oblasti polovodičového materiálu, z ktorého je vyrobený. Mechanizmus tohto účinku je znázornený na obr. 16.6. V dôsledku pomerne zložitých procesov spojených s narušením pohybu nosičov elektrického prúdu v materiáli čipu dochádza k poruche v jeho činnosti (nazývajú sa „jednorázové poruchy“). Ide o nepríjemný jav pre palubné vybavenie moderných satelitov, ktoré sú vybavené počítačovými systémami, ktoré riadia jeho činnosť. V dôsledku toho môže satelit stratiť orientáciu alebo nesplniť potrebný príkaz od operátora na Zemi. V najhoršom prípade, ak na palube nie je potrebný záložný počítačový systém, môžete o satelit prísť.

Venujte pozornosť obr. 16.7. Zobrazuje frekvenciu porúch pozorovaných na jednom zo satelitov v priebehu niekoľkých rokov. Je tu zakreslená aj krivka slnečnej aktivity. Medzi oboma javmi existuje vysoká korelácia. Počas rokov minimálnej slnečnej aktivity, keď je tok GCR maximálny (pamätajte na jav modulácie), frekvencia porúch sa zvyšuje a na maximum klesá, keď je tok GCR minimálny. S týmto nepríjemným javom je nemožné bojovať. Žiadna ochrana nemôže zachrániť satelit pred týmito časticami. Schopnosť prieniku týchto častíc s ich obrovskými energiami je príliš veľká.
Naopak, zväčšovanie hrúbky kože kozmickej lode vedie k opačnému efektu. Neutróny, ktoré vznikajú v dôsledku jadrových reakcií GCR s hmotou, vytvárajú vo vnútri lode silné radiačné pozadie. Tieto sekundárne neutróny, ktoré interagujú s materiálom umiestneným v blízkosti čipu, zase vytvárajú ťažké častice, ktoré pri prenikaní do čipov spôsobujú poruchy.

Tu je potrebné čitateľovi pripomenúť, že ťažké nabité častice sa nachádzajú nielen v kozmickom žiarení. Sú prítomné aj v radiačných pásoch, najmä vo vnútornej časti najbližšie k Zemi. Tu sú protóny a ťažšie častice. A ich energia môže presiahnuť stovky MeV. Teraz si spomeňme na juhoatlantickú anomáliu, ktorá sa „prehýba“ nad Zemou. Nie je ťažké si predstaviť, že elektronika kozmickej lode letiacej vo výške 500 kilometrov by mala tieto častice „cítiť“. Ako to je. Pozrite sa na obrázok 16.8: môžete vidieť, že najvyššia frekvencia porúch je pozorovaná práve v oblasti anomálie.

Podobný jav nastáva pri silných slnečných erupciách. Protóny a ťažké jadrá v SCR môžu spôsobiť rovnaké jednotlivé zlyhania v čipoch. A naozaj sa dodržiavajú. Jeden taký príklad je znázornený na obr. 16.9: počas silnej slnečnej búrky 14. júla 2000. (vzhľadom na to, že k nemu došlo 14. júla, v deň prepadnutia Bastily, dostal názov „Deň Bastily“), intenzívne prúdy slnečných protónov sa „zrútili“ do magnetosféry Zeme, čo spôsobilo poruchy vo fungovaní satelitov. Jedinou záchranou pred sadrokartónovými doskami - zabíjačmi triesok - sú technické prostriedky spojené s duplikovaním obzvlášť dôležitých elektronických prvkov palubných zariadení.
Nielen inžinieri, ktorí vytvárajú palubné elektronické zariadenia, sa obávajú prítomnosti vysokoenergetického kozmického žiarenia vo vesmíre. Biológovia tiež skúmajú mechanizmy pôsobenia týchto častíc. Skrátka vyzerajú takto.
Voda, hlavná látka biologických tkanív, sa vplyvom žiarenia ionizuje, vznikajú voľné radikály, ktoré môžu ničiť molekulárne väzby DNA. Scenár priameho poškodenia molekuly DNA pri brzdení ťažkej nabitej častice nemožno vylúčiť (obr. 16.10).

Ryža. 16.10. Interakcia ťažkých častíc GCR s molekulou DNA v rámci jej lineárnych rozmerov ~ 20 angstromov môže viesť k poruchám v jej štruktúre dvoma spôsobmi: buď tvorbou voľných radikálov, alebo priamo - poškodením samotnej molekuly.

Ryža. 16.11. Častice alfa (jadrá hélia) a iné ťažké častice z kozmického žiarenia ovplyvňujú bunky účinnejšie ako elektróny, teda ľahké častice. Ťažké častice strácajú na jednotku dráhy v hmote oveľa viac energie ako ľahšie častice. Toto je jasne znázornené na tomto obrázku: pri rovnakých dávkach žiarenia z elektrónov a ťažkých častíc je počet poškodených buniek v druhom prípade väčší.

výsledok? Nepríjemné genetické následky, vrátane karcinogénnych. Obrázok 16.11 jasne ukazuje vplyv ťažkých častíc na biologické tkanivo: počet poškodených buniek v prípade vystavenia časticiam ťažším ako protóny prudko stúpa.
Samozrejme, nemožno predpokladať, že ťažké prvky v kozmickom žiarení sú jediným činidlom schopným spôsobiť rakovinu. Biológovia sa naopak domnievajú, že medzi všetkými ostatnými environmentálnymi faktormi, ktoré môžu ovplyvniť DNA, žiarenie nehrá vedúcu úlohu. Napríklad niektoré chemické zlúčeniny môžu spôsobiť oveľa citlivejšie škody ako žiarenie. V podmienkach dlhého vesmírneho letu, mimo magnetického poľa Zeme, sa však človek ocitne väčšinou sám so žiarením. Navyše to nie je celkom obyčajné, ľuďom známe žiarenie. Ide o galaktické kozmické žiarenie, ktoré, ako už vieme, obsahuje ťažké nabité častice. V skutočnosti spôsobujú poškodenie DNA. Je to jasné. Dôsledky tejto interakcie nie sú úplne jasné. Čo znamená povedať, že sú možné napríklad karcinogénne následky takejto interakcie?
Tu treba poznamenať, že dnes špecialisti z kozmickej medicíny a biológie nie sú schopní dať vyčerpávajúcu odpoveď. Existujú problémy, ktoré je potrebné riešiť v budúcom výskume. Napríklad samotné poškodenie DNA nemusí nevyhnutne viesť k rakovine. Okrem toho molekuly DNA, ktoré dostali nebezpečný signál o porušení ich štruktúry, sa pokúšajú zapnúť „program opravy“ samy. A to sa niekedy stáva, nie bez úspechu. Akákoľvek fyzická trauma, rovnaký úder do tela kladivom, spôsobuje oveľa väčšie škody na molekulárnej úrovni ako žiarenie. Ale bunky obnovia DNA a telo na túto udalosť „zabudne“.
Stabilita DNA je extrémne vysoká: pravdepodobnosť mutácie nepresahuje 1 z 10 miliónov, bez ohľadu na miestne podmienky. Toto je fantastická spoľahlivosť biologickej štruktúry zodpovednej za reprodukciu života. Ani supersilné radiačné polia ho nedokážu narušiť. Existuje množstvo baktérií, ktoré nezmutujú v enormne silných radiačných poliach dosahujúcich mnoho tisíc Gy. Ani kryštalický kremík a mnohé konštrukčné materiály nevydržia takúto dávkovú záťaž.
Biológovia vidia problém v tom, že môže dôjsť k zlyhaniu programu opravy: napríklad chromozóm môže skončiť na úplne nepotrebnom mieste v štruktúre DNA. Táto situácia už začína byť nebezpečná. Avšak aj tu je možný mnohorozmerný sled udalostí.
Po prvé, musíme vziať do úvahy, že proces mutácie – reprodukcia „nesprávnych buniek“ – trvá dlho. Biológovia sa domnievajú, že medzi počiatočným nepriaznivým účinkom a negatívnou implementáciou tohto účinku môžu uplynúť desaťročia. Tento čas je potrebný na vytvorenie novej formácie buniek podliehajúcich mutáciám, pozostávajúcej z mnohých miliárd. Predpovedanie vývoja nepriaznivých následkov je preto veľmi problematická záležitosť.
Ďalšou stránkou problému účinkov žiarenia na biologické štruktúry je, že proces vystavenia nízkym dávkam nie je dostatočne preskúmaný. Neexistuje priamy vzťah medzi veľkosťou dávky – množstvom žiarenia – a radiačným poškodením. Biológovia sa domnievajú, že rôzne typy chromozómov reagujú na žiarenie odlišne. Niektoré z nich „vyžadujú“ značné dávky žiarenia na dosiahnutie účinku, zatiaľ čo iné potrebujú len veľmi malé dávky. Aký je tu dôvod? Na to zatiaľ neexistuje odpoveď. Navyše dôsledky súčasného vystavenia dvom alebo viacerým typom žiarenia na biologické štruktúry nie sú úplne jasné: povedzme GCR a SCR alebo GCR, SCR a radiačné pásy. Zloženie týchto druhov kozmického žiarenia je rôzne a každý z nich môže viesť k vlastným dôsledkom. Účinok ich kombinovaného vplyvu však nie je jasný. Konečná odpoveď na tieto otázky spočíva iba vo výsledkoch budúcich experimentov.

Ako už bolo spomenuté, hneď ako Američania začali svoj vesmírny program, ich vedec James Van Allen urobil pomerne dôležitý objav. Prvý americký umelý satelit, ktorý vypustili na obežnú dráhu, bol oveľa menší ako ten sovietsky, no Van Allena napadlo pripojiť k nemu Geigerov počítač. Oficiálne sa teda potvrdilo to, čo bolo vyjadrené koncom 19. storočia. Vynikajúci vedec Nikola Tesla vyslovil hypotézu, že Zem je obklopená pásom intenzívneho žiarenia.

Fotografia Zeme od astronauta Williama Andersa

počas misie Apollo 8 (archív NASA)

Tesla bol však akademickou vedou považovaný za veľkého excentrika a dokonca za šialenca, takže jeho hypotézy o obrovskom elektrickom náboji generovanom Slnkom boli dlho odložené a výraz „slnečný vietor“ nespôsobil nič iné, iba úsmevy. . Ale vďaka Van Allenovi boli Teslove teórie oživené. Na podnet Van Allena a mnohých ďalších výskumníkov sa zistilo, že radiačné pásy vo vesmíre začínajú vo výške 800 km nad zemským povrchom a siahajú až do výšky 24 000 km. Keďže úroveň žiarenia je tam viac-menej konštantná, prichádzajúce žiarenie by malo byť približne rovnaké ako vychádzajúce žiarenie. V opačnom prípade by sa buď hromadila, kým by „neupiekla“ Zem ako v peci, alebo by vyschla. Van Allen pri tejto príležitosti napísal: „Radiačné pásy možno prirovnať k deravej nádobe, ktorá sa neustále dopĺňa zo Slnka a prúdi do atmosféry. Veľká časť slnečných častíc pretečie plavidlom a vystrekuje, najmä v polárnych zónach, čo vedie k polárnym svetlám, magnetickým búrkam a iným podobným javom.

Žiarenie z Van Allenových pásov závisí od slnečného vetra. Navyše sa zdá, že toto žiarenie sústreďujú alebo sústreďujú v sebe. Ale keďže v sebe dokážu sústrediť len to, čo prišlo priamo zo Slnka, zostáva otvorená ešte jedna otázka: koľko žiarenia je vo zvyšku kozmu?

Dráhy atmosférických častíc v exosfére(dic.academic.ru)

Mesiac nemá Van Allenove pásy. Tiež nemá ochrannú atmosféru. Je otvorený pre všetky slnečné vetry. Ak by počas lunárnej expedície došlo k silnej slnečnej erupcii, kolosálny tok žiarenia by spálil kapsuly aj astronautov na tej časti mesačného povrchu, kde strávili svoj deň. Toto žiarenie nie je len nebezpečné – je smrteľné!

V roku 1963 sovietski vedci povedali renomovanému britskému astronómovi Bernardovi Lovellovi, že nepoznajú spôsob, ako chrániť astronautov pred smrteľnými účinkami kozmického žiarenia. To znamenalo, že ani oveľa hrubšie kovové škrupiny ruských zariadení sa nedokázali vyrovnať so žiarením. Ako mohol najtenší (takmer ako fólia) kov použitý v amerických kapsulách chrániť astronautov? NASA vedela, že to nie je možné. Vesmírne opice zomreli menej ako 10 dní po návrate, ale NASA nám nikdy nepovedala skutočnú príčinu ich skonu.

Opica-astronaut (archív RGANT)

Väčšina ľudí, dokonca aj tých, ktorí sú znalí vesmíru, si neuvedomuje existenciu smrtiaceho žiarenia prenikajúceho jeho priestormi. Napodiv (alebo možno len z dôvodov, ktoré možno uhádnuť), v americkej „Ilustrovanej encyklopédii vesmírnych technológií“ sa výraz „kozmické žiarenie“ neobjavuje ani raz. A vôbec, americkí výskumníci (najmä tí, ktorí sú spojení s NASA) sa tejto téme na míle vyhýbajú.

Medzitým Lovell po rozhovore s ruskými kolegami, ktorí si boli dobre vedomí kozmického žiarenia, poslal informácie, ktoré mal, správcovi NASA Hughovi Drydenovi, no ten ich ignoroval.

Jeden z astronautov, ktorí údajne navštívili Mesiac, Collins, sa vo svojej knihe zmienil o kozmickom žiarení iba dvakrát:

"Aspoň Mesiac bol ďaleko za Van Allenovými pásmi Zeme, čo znamenalo poriadnu dávku žiarenia pre tých, ktorí tam išli, a smrteľnú dávku pre tých, ktorí tam ostali."

"Van Allenove radiačné pásy obklopujúce Zem a možnosť slnečných erupcií si teda vyžadujú pochopenie a prípravu, aby sa posádka nevystavila zvýšeným dávkam žiarenia."

Čo teda znamená „pochopiť a pripraviť sa“? Znamená to, že za Van Allenovými pásmi je zvyšok priestoru bez žiarenia? Alebo mala NASA tajnú stratégiu ochrany pred slnečnými erupciami po konečnom rozhodnutí o expedícii?

NASA tvrdila, že dokáže jednoducho predpovedať slnečné erupcie, a preto poslala astronautov na Mesiac, keď sa erupcie neočakávali a radiačné nebezpečenstvo pre nich bolo minimálne.

Zatiaľ čo Armstrong a Aldrin robili prácu vo vesmíre

na povrchu Mesiaca, Michael Collins

umiestnené na obežnej dráhe (archív NASA)

Iní odborníci však tvrdia: „Je možné predpovedať iba približný dátum budúceho maximálneho žiarenia a jeho hustotu.

Sovietsky kozmonaut Leonov sa napriek tomu v roku 1966 vydal do vesmíru – avšak v superťažkom olovenom obleku. Len o tri roky neskôr však americkí astronauti vyskočili na povrch Mesiaca a nie v superťažkých skafandroch, ale práve naopak! Možno sa v priebehu rokov podarilo odborníkom z NASA nájsť nejaký ultraľahký materiál, ktorý spoľahlivo chráni pred žiarením?

Výskumníci však zrazu zistia, že minimálne Apollo 10, Apollo 11 a Apollo 12 vyrazili práve v tých obdobiach, keď sa počet slnečných škvŕn a zodpovedajúca slnečná aktivita blížili k maximu. Všeobecne akceptované teoretické maximum slnečného cyklu 20 trvalo od decembra 1968 do decembra 1969. Počas tohto obdobia sa misie Apollo 8, Apollo 9, Apollo 10, Apollo 11 a Apollo 12 údajne presunuli za ochrannú zónu Van Allenových pásov a vstúpili do cislunárneho priestoru.

Ďalšie štúdium mesačných grafov ukázalo, že jednotlivé slnečné erupcie sú náhodným javom, ktorý sa vyskytuje spontánne počas 11-ročného cyklu. Stáva sa tiež, že počas „nízkeho“ obdobia cyklu sa v krátkom časovom období vyskytne veľký počet ohnísk a počas „vysokého“ obdobia - veľmi malý počet. Čo je však dôležité je, že veľmi silné ohniská môžu nastať kedykoľvek počas cyklu.

Počas éry Apolla strávili americkí astronauti vo vesmíre celkovo takmer 90 dní. Keďže žiarenie z nepredvídateľných slnečných erupcií dosiahne Zem alebo Mesiac za menej ako 15 minút, jediným spôsobom ochrany pred ním by bolo použitie olovených nádob. Ak však sila rakety stačila na zdvihnutie takej hmotnosti navyše, prečo bolo potrebné ísť do vesmíru v malých kapsulách (doslova 0,1 mm hliníka) pri tlaku 0,34 atmosféry?

A to aj napriek tomu, že aj tenká vrstva ochranného náteru, nazývaná podľa posádky Apolla 11 „mylar“, sa ukázala byť taká ťažká, že ju museli urýchlene odstrániť z lunárneho modulu!

Zdá sa, že NASA vybrala na mesačné expedície špeciálnych chlapíkov, aj keď prispôsobených okolnostiam, odlievaných nie z ocele, ale z olova. Americký výskumník problému Ralph Rene nebol príliš lenivý vypočítať, ako často mala byť každá z údajne dokončených lunárnych expedícií ovplyvnená slnečnou aktivitou.

Mimochodom, jeden z autoritatívnych zamestnancov NASA (mimochodom vážený fyzik) Bill Modlin vo svojej práci „Prospects for Interstellar Travel“ úprimne uviedol: „Slnečné erupcie môžu vyžarovať protóny GeV v rovnakom energetickom rozsahu ako väčšina kozmických častice, ale oveľa intenzívnejšie . Zvýšenie ich energie pri zvýšenej radiácii predstavuje mimoriadne nebezpečenstvo, keďže protóny GeV prenikajú niekoľko metrov materiálu... Slnečné (alebo hviezdne) erupcie s emisiou protónov sú periodicky sa vyskytujúcim veľmi vážnym nebezpečenstvom v medziplanetárnom priestore, ktorý poskytuje radiáciu dávka státisícov röntgenov za niekoľko hodín vo vzdialenosti od Slnka k Zemi. Táto dávka je smrteľná a miliónkrát vyššia, ako je prípustné. Smrť môže nastať po 500 röntgenoch v krátkom časovom období.“

Áno, odvážni americkí chlapi museli vtedy svietiť horšie ako štvrtá černobyľská pohonná jednotka. "Kozmické častice sú nebezpečné, prichádzajú zo všetkých smerov a vyžadujú minimálne dva metre hustého tienenia okolo všetkých živých organizmov." Ale vesmírne kapsuly, ktoré NASA predvádza dodnes, mali priemer len niečo vyše 4 m. Pri hrúbke stien, ktorú odporúča Modlin, by sa do nich astronauti ani bez akéhokoľvek vybavenia nezmestili, nehovoriac o tom, že na zdvihnutie takýchto kapsúl by nebolo dosť paliva. Ale očividne ani vedenie NASA, ani astronauti, ktorých vyslali na Mesiac, nečítali knihy svojich kolegov a bez toho, že by si to boli blažene vedomí, prekonali všetky tŕne na ceste ku hviezdam.

Možno však pre nich NASA skutočne vyvinula nejaké ultraspoľahlivé skafandre s použitím (samozrejme, veľmi tajného) ultraľahkého materiálu, ktorý chráni pred žiarením? Ale prečo to nebolo použité nikde inde, ako sa hovorí, na mierové účely? Dobre, nechceli pomôcť ZSSR s Černobyľom: koniec koncov, perestrojka sa ešte nezačala. Ale napríklad v roku 1979 došlo v tých istých USA k veľkej havárii reaktorového bloku v jadrovej elektrárni Three Mile Island, ktorá viedla k roztaveniu jadra reaktora. Prečo teda americkí likvidátori nepoužili vesmírne skafandre založené na toľko propagovanej technológii NASA, ktorá stála najmenej 7 miliónov dolárov, aby odstránili túto oneskorenú jadrovú mínu na svojom území?...

Curiosity má na palube prístroj RAD na meranie intenzity ožiarenia. Curiosity počas svojho letu na Mars merala radiáciu pozadia a dnes o týchto výsledkoch hovorili vedci spolupracujúci s NASA. Keďže rover lietal v kapsule a snímač žiarenia bol umiestnený vo vnútri, tieto merania prakticky zodpovedajú radiačnému pozadiu, ktoré bude prítomné v kozmickej lodi s ľudskou posádkou.

Výsledok nie je inšpiratívny – ekvivalentná dávka absorbovaného žiarenia je 2-krát vyššia ako dávka ISS. A na štyroch - ten, ktorý sa považuje za maximálne prípustný pre jadrovú elektráreň.

To znamená, že šesťmesačný let na Mars je približne ekvivalentný 1 roku strávenému na nízkej obežnej dráhe Zeme alebo dvom v jadrovej elektrárni. Vzhľadom na to, že celková dĺžka expedície by mala byť približne 500 dní, vyhliadky nie sú optimistické.
Pre ľudí zvyšuje akumulované žiarenie 1 Sievert riziko rakoviny o 5 %. NASA umožňuje svojim astronautom akumulovať počas svojej kariéry nie viac ako 3% rizika alebo 0,6 Sievert. Ak vezmeme do úvahy, že denná dávka na ISS je až 1 mSv, maximálna doba pobytu astronautov na obežnej dráhe je obmedzená na približne 600 dní počas celej kariéry.
Na samotnom Marse by mala byť radiácia približne dvakrát nižšia ako vo vesmíre, kvôli atmosfére a suspenzii prachu v nej, t.j. zodpovedajú úrovni ISS, presné ukazovatele však ešte neboli zverejnené. Zaujímavé budú indikátory RAD počas dní prachových búrok – zistíme, aký dobrý je marťanský prach ako radiačný štít.

Teraz rekord v pobyte na obežnej dráhe blízko Zeme patrí 55-ročnému Sergejovi Krikalevovi - má 803 dní. Zbieral ich však prerušovane - v rokoch 1988 až 2005 urobil celkovo 6 letov.

Zariadenie RAD pozostáva z troch kremíkových doštičiek v tuhom stave, ktoré fungujú ako detektor. Okrem toho má kryštál jodidu cézneho, ktorý sa používa ako scintilátor. RAD je umiestnený tak, aby bol počas pristávania otočený k zenitu a zachytil 65-stupňové pole.

V skutočnosti ide o radiačný ďalekohľad, ktorý deteguje ionizujúce žiarenie a nabité častice v širokom rozsahu.

Žiarenie vo vesmíre pochádza primárne z dvoch zdrojov: zo Slnka, počas erupcií a koronálnych ejekcií a z kozmického žiarenia, ku ktorému dochádza pri výbuchoch supernov alebo iných vysokoenergetických udalostiach v našich a iných galaxiách.


Na obrázku: interakcia slnečného „vetra“ a magnetosféry Zeme.

Kozmické žiarenie tvorí väčšinu žiarenia počas medziplanetárneho cestovania. Predstavujú podiel žiarenia 1,8 mSv za deň. Len tri percentá žiarenia akumulovaného Curiosity zo Slnka. Je to spôsobené aj tým, že let prebehol v relatívne pokojnom čase. Ohniská zvyšujú celkovú dávku a blížia sa k 2 mSv za deň.

Vrcholy sa vyskytujú počas slnečných erupcií.

Súčasné technické prostriedky sú účinnejšie proti slnečnému žiareniu, ktoré má nízku energiu. Môžete napríklad vybaviť ochrannú kapsulu, kde sa môžu astronauti ukryť počas slnečných erupcií. Pred medzihviezdnym kozmickým žiarením však neochránia ani 30 cm hliníkové steny. Lepšie by asi pomohlo olovo, no tým by sa výrazne zvýšila hmotnosť lode, čo znamená náklady na jej spustenie a zrýchlenie.

Najúčinnejším prostriedkom na minimalizáciu radiačnej záťaže by mali byť nové typy motorov, ktoré výrazne skrátia dobu letu na Mars a späť. NASA v súčasnosti pracuje na solárnom elektrickom pohone a jadrovom tepelnom pohone. Prvý môže teoreticky zrýchliť až 20-krát rýchlejšie ako moderné chemické motory, ale zrýchlenie bude veľmi dlhé kvôli nízkemu ťahu. Zariadenie s takýmto motorom má byť vyslané na ťahanie asteroidu, ktorý chce NASA zachytiť a preniesť na obežnú dráhu Mesiaca pre následnú návštevu astronautov.

Najsľubnejší a najpovzbudzivejší vývoj v oblasti elektrického pohonu sa uskutočňuje v rámci projektu VASIMR. Na cestu na Mars vám však nebudú stačiť solárne panely – budete potrebovať reaktor.

Jadrový tepelný motor vyvinie špecifický impulz približne trikrát vyšší ako moderné typy rakiet. Jeho podstata je jednoduchá: reaktor ohrieva pracovný plyn (pravdepodobne vodík) na vysoké teploty bez použitia okysličovadla, ktoré vyžadujú chemické rakety. V tomto prípade je limit teploty ohrevu určený iba materiálom, z ktorého je vyrobený samotný motor.

Takáto jednoduchosť však spôsobuje aj ťažkosti – ťah je veľmi ťažko ovládateľný. NASA sa snaží tento problém vyriešiť, no vývoj jadrových pohonných systémov nepovažuje za prioritu.

Využitie jadrového reaktora je perspektívne aj v tom, že časť energie by sa dala využiť na generovanie elektromagnetického poľa, ktoré by pilotov navyše chránilo pred kozmickým žiarením a pred žiarením vlastného reaktora. Rovnaká technológia by priniesla zisk z ťažby vody z Mesiaca alebo asteroidov, to znamená, že by to ďalej stimulovalo komerčné využitie vesmíru.
Hoci teraz nejde o nič iné ako o teoretické úvahy, je možné, že takáto schéma sa stane kľúčom k novej úrovni prieskumu Slnečnej sústavy.

Kozmické žiarenie predstavuje pre konštruktérov kozmických lodí veľký problém. Usilujú sa pred ňou chrániť astronautov, ktorí budú na povrchu Mesiaca alebo sa vydajú na dlhé cesty do hlbín Vesmíru. Ak nie je poskytnutá potrebná ochrana, tieto častice letiace veľkou rýchlosťou preniknú do tela astronauta a poškodia jeho DNA, čo môže zvýšiť riziko rakoviny. Žiaľ, všetky doteraz známe spôsoby ochrany sú buď neúčinné alebo neuskutočniteľné.
Materiály tradične používané na stavbu kozmických lodí, ako je hliník, zachytávajú niektoré vesmírne častice, ale dlhodobé misie vo vesmíre vyžadujú silnejšiu ochranu.
Americká agentúra pre letectvo a vesmír (NASA) ochotne preberá tie najextravagantnejšie, na prvý pohľad, nápady. Nikto totiž nevie s istotou predpovedať, ktorý z nich sa jedného dňa zmení na vážny prelom vo výskume vesmíru. Agentúra má špeciálny inštitút pre pokročilé koncepty (NASA Institute for Advanced Concepts - NIAC), ktorý je navrhnutý tak, aby akumuloval práve takýto vývoj - na veľmi dlhú dobu. Prostredníctvom tohto inštitútu NASA rozdeľuje granty rôznym univerzitám a inštitútom na rozvoj „brilantného šialenstva“.
V súčasnosti sa skúmajú tieto možnosti:

Ochrana pomocou určitých materiálov. Niektoré materiály, ako je voda alebo polypropylén, majú dobré ochranné vlastnosti. Ale aby sme nimi ochránili vesmírnu loď, bude ich treba veľa a hmotnosť lode bude neprijateľne veľká.
V súčasnosti zamestnanci NASA vyvinuli nový ultrapevný materiál súvisiaci s polyetylénom, ktorý plánujú použiť pri montáži budúcich vesmírnych lodí. „Vesmírny plast“ bude schopný chrániť astronautov pred kozmickým žiarením lepšie ako kovové štíty, ale je oveľa ľahší ako známe kovy. Odborníci sú presvedčení, že keď materiál dostane dostatočnú tepelnú odolnosť, bude z neho dokonca možné vyrobiť aj kožu kozmickej lode.
Predtým sa verilo, že iba celokovová škrupina umožní vesmírnej lodi s ľudskou posádkou prejsť cez radiačné pásy Zeme - prúdy nabitých častíc, ktoré drží magnetické pole v blízkosti planéty. Počas letov na ISS sa to nestalo, pretože obežná dráha stanice výrazne prechádza pod nebezpečnou oblasťou. Okrem toho astronautov ohrozujú slnečné erupcie - zdroj gama a röntgenového žiarenia a časti samotnej lode sú schopné sekundárneho žiarenia - v dôsledku rozpadu rádioizotopov vytvorených počas „prvého stretnutia“ so žiarením.
Teraz sa vedci domnievajú, že nový plast RXF1 sa s týmito problémami vyrovná lepšie a jeho nízka hustota nie je posledným argumentom v jeho prospech: nosnosť rakiet stále nie je dostatočne vysoká. Výsledky laboratórnych testov, v ktorých bol porovnávaný s hliníkom, sú známe: RXF1 znesie trikrát väčšie zaťaženie pri trikrát nižšej hustote a zachytí viac vysokoenergetických častíc. Polymér ešte nebol patentovaný, takže spôsob jeho výroby nie je známy. Informuje o tom Lenta.ru s odvolaním sa na science.nasa.gov.

Nafukovacie konštrukcie. Nafukovací modul vyrobený z obzvlášť odolného plastu RXF1 bude pri štarte nielen kompaktnejší, ale aj ľahší ako pevná oceľová konštrukcia. Samozrejme, že jeho vývojári budú musieť poskytnúť pomerne spoľahlivú ochranu pred mikrometeoritmi spojenými s „vesmírnym odpadom“, ale nie je na tom nič zásadne nemožné.
Niečo tam už je – súkromná nafukovacia bezpilotná loď Genesis II je už na obežnej dráhe. Vypustená v roku 2007 ruskou raketou Dnepr. Navyše, jeho hmotnosť je celkom pôsobivá na zariadenie vytvorené súkromnou spoločnosťou - viac ako 1300 kg.

CSS (Commercial Space Station) Skywalker je komerčný projekt nafukovacej orbitálnej stanice. NASA vyčleňuje na podporu projektu na roky 20110-2013 približne 4 miliardy dolárov. Hovoríme o vývoji nových technológií pre nafukovacie moduly na prieskum vesmíru a nebeských telies Slnečnej sústavy.

Koľko bude stáť nafukovacia konštrukcia, nie je známe. Ale celkové náklady na vývoj nových technológií už boli zverejnené. V roku 2011 bude na tieto účely vyčlenených 652 miliónov dolárov, v roku 2012 (ak sa rozpočet znova nezreviduje) - 1 262 miliónov dolárov, v roku 2013 - 1 808 miliónov dolárov, ktoré sa plánujú neustále zvyšovať, ale berúc do úvahy smutné skúsenosti zmeškaných termínov a odhadov Constellations, bez zamerania sa na jeden rozsiahly program.
Nafukovacie moduly, automatické zariadenia pre dokovacie vozidlá, systémy na skladovanie paliva na obežnej dráhe, autonómne moduly na podporu života a komplexy, ktoré zabezpečujú pristátie na iných nebeských telesách. To je len malá časť úloh, ktorým teraz NASA čelí pri riešení problému pristátia človeka na Mesiaci.

Magnetická a elektrostatická ochrana. Na odpudzovanie lietajúcich častíc možno použiť silné magnety, magnety sú však veľmi ťažké a zatiaľ nie je známe, aké nebezpečné by bolo pre astronautov magnetické pole dostatočne silné na to, aby odrážalo kozmické žiarenie.

Kozmická loď alebo stanica na mesačnom povrchu s magnetickou ochranou. Toroidný supravodivý magnet so silou poľa neumožní väčšine kozmického žiarenia preniknúť do kabíny umiestnenej vo vnútri magnetu, a tým znížiť celkové dávky žiarenia z kozmického žiarenia desaťkrát alebo viackrát.

Sľubnými projektmi NASA sú elektrostatický radiačný štít pre mesačnú základňu a mesačný teleskop s tekutým zrkadlom (ilustrácie zo spaceflightnow.com).

Biomedicínske riešenia.Ľudské telo je schopné korigovať poškodenie DNA spôsobené malými dávkami žiarenia. Ak sa táto schopnosť zvýši, astronauti budú schopní odolať dlhodobému vystaveniu kozmickému žiareniu. Viac informácií

Ochrana proti kvapalnému vodíku. NASA zvažuje možnosť využitia palivových nádrží kozmických lodí s obsahom tekutého vodíka, ktoré je možné umiestniť okolo priestoru pre posádku, ako ochranu pred kozmickým žiarením. Táto myšlienka je založená na skutočnosti, že kozmické žiarenie pri zrážke s protónmi iných atómov stráca energiu. Keďže atóm vodíka má vo svojom jadre iba jeden protón, protón z každého jeho jadra „brzdí“ žiarenie. V prvkoch s ťažšími jadrami niektoré protóny blokujú iné, takže kozmické žiarenie sa k nim nedostane. Môže byť poskytnutá ochrana pomocou vodíka, ale na prevenciu rizika rakoviny nestačí.

Biosuit. Tento projekt Bio-Suit vyvíja skupina profesorov a študentov na Massachusetts Institute of Technology (MIT). „Bio“ - v tomto prípade neznamená biotechnológiu, ale ľahkosť, nezvyčajné pohodlie pre skafandre a v niektorých prípadoch dokonca neviditeľnosť škrupiny, ktorá je ako pokračovanie tela.
Namiesto zošívania a zlepovania skafandru zo samostatných kusov rôznych látok sa nastrieka priamo na pokožku človeka vo forme rýchlo tvrdnúceho spreja. Pravda, prilba, rukavice a čižmy zostanú stále tradičné.
Technológiu takéhoto nástreku (ako materiál je použitý špeciálny polymér) už testuje aj americká armáda. Tento proces sa nazýva Electrospinlacing, vyvíjajú ho špecialisti z výskumného centra americkej armády – Soldier systems center, Natick.
Zjednodušene môžeme povedať, že drobné kvapôčky alebo krátke vlákna polyméru získavajú elektrický náboj a vplyvom elektrostatického poľa sa ponáhľajú k svojmu cieľu – objektu, ktorý treba zakryť fóliou – kde vytvoria tavený povrch. Vedci z MIT majú v úmysle vytvoriť niečo podobné, ale schopné vytvoriť na tele živého človeka vlhkotesný a vzduchotesný film. Po vytvrdnutí získava fólia vysokú pevnosť, pričom si zachováva elasticitu dostatočnú pre pohyb rúk a nôh.
Treba dodať, že projekt počíta s možnosťou, keď sa podobným spôsobom na telo nastrieka niekoľko rôznych vrstiev, ktoré sa budú striedať s najrôznejšou vstavanou elektronikou.

Vývojový rad skafandrov podľa predstáv vedcov z MIT (ilustrácia zo stránky mvl.mit.edu).

A vynálezcovia biosuitu hovoria o sľubnom samonaťahovaní polymérových fólií v prípade menšieho poškodenia.
Ani samotná profesorka Dava Newmanová nevie predpovedať, kedy to bude možné. Možno o desať rokov, možno o päťdesiat.

Ak sa však k tomuto výsledku nezačnete približovať teraz, „fantastická budúcnosť“ nepríde.

Taký pojem ako slnečné žiarenie sa stal známym už dávno. Ako ukázali početné štúdie, nie vždy je zodpovedný za zvýšenie úrovne ionizácie vzduchu.

Tento článok je určený pre osoby staršie ako 18 rokov

Máš už 18 rokov?

Kozmické žiarenie: pravda alebo mýtus?

Kozmické žiarenie je žiarenie, ktoré vzniká pri výbuchu supernovy, ako aj v dôsledku termonukleárnych reakcií na Slnku. Odlišný charakter pôvodu lúčov ovplyvňuje aj ich základné charakteristiky. Kozmické žiarenie, ktoré preniká z vesmíru mimo našej slnečnej sústavy, možno rozdeliť na dva typy – galaktické a intergalaktické. Posledný druh zostáva najmenej študovaný, pretože koncentrácia primárneho žiarenia v ňom je minimálna. To znamená, že medzigalaktické žiarenie nie je mimoriadne dôležité, pretože je v našej atmosfére úplne neutralizované.

Bohužiaľ, to isté sa dá povedať o lúčoch, ktoré k nám prišli z našej galaxie nazývanej Mliečna dráha. Napriek tomu, že jej veľkosť presahuje 10 000 svetelných rokov, akékoľvek zmeny v radiačnom poli na jednom konci galaxie sa okamžite prejavia na druhom konci.

Nebezpečenstvo žiarenia z vesmíru

Priame kozmické žiarenie je pre živý organizmus deštruktívne, preto je jeho vplyv pre človeka mimoriadne nebezpečný. Našťastie našu Zem pred týmito vesmírnymi mimozemšťanmi spoľahlivo chráni hustá kupola atmosféry. Slúži ako výborná ochrana pre všetok život na zemi, keďže neutralizuje priame kozmické žiarenie. Nie však úplne. Pri zrážke so vzduchom sa rozpadá na menšie častice ionizujúceho žiarenia, z ktorých každá vstupuje do individuálnej reakcie so svojimi atómami. Tak je vysokoenergetické žiarenie z vesmíru oslabené a tvorí sekundárne žiarenie. Zároveň stráca svoju letalitu - úroveň žiarenia sa stáva približne rovnakou ako pri röntgenových lúčoch. Ale nezľaknite sa – toto žiarenie pri prechode zemskou atmosférou úplne zmizne. Bez ohľadu na zdroje kozmického žiarenia a akúkoľvek silu, nebezpečenstvo pre človeka, ktorý sa nachádza na povrchu našej planéty, je minimálne. Astronautom môže spôsobiť len hmatateľné škody. Sú vystavené priamemu kozmickému žiareniu, keďže nemajú prirodzenú ochranu vo forme atmosféry.

Energia uvoľňovaná kozmickým žiarením ovplyvňuje predovšetkým magnetické pole Zeme. Nabité ionizujúce častice ju doslova bombardujú a stávajú sa príčinou najkrajšieho atmosférického javu – . To však nie je všetko – rádioaktívne častice môžu svojou povahou spôsobiť poruchy v rôznych elektronikách. A ak to v minulom storočí nespôsobilo veľa nepohodlia, v súčasnosti je to veľmi vážny problém, pretože najdôležitejšie aspekty moderného života sú spojené s elektrinou.

Na týchto návštevníkov z vesmíru sú vnímaví aj ľudia, hoci mechanizmus pôsobenia kozmického žiarenia je veľmi špecifický. Ionizované častice (čiže sekundárne žiarenie) ovplyvňujú magnetické pole Zeme, čím spôsobujú búrky v atmosfére. Každý vie, že ľudské telo pozostáva z vody, ktorá je veľmi náchylná na magnetické vibrácie. Kozmické žiarenie teda ovplyvňuje kardiovaskulárny systém a spôsobuje zlý zdravotný stav ľudí citlivých na počasie. To je, samozrejme, nepríjemné, ale v žiadnom prípade nie smrteľné.

Čo chráni Zem pred slnečným žiarením?

Slnko je hviezda, v ktorej hĺbke neustále prebiehajú rôzne termonukleárne reakcie, ktoré sú sprevádzané silnými energetickými emisiami. Tieto nabité častice sa nazývajú slnečný vietor a majú silný vplyv na našu Zem, respektíve na jej magnetické pole. Práve s ním interagujú ionizované častice, ktoré tvoria základ slnečného vetra.

Podľa najnovších výskumov vedcov z celého sveta zohráva plazmový obal našej planéty špeciálnu úlohu pri neutralizácii slnečného vetra. Deje sa to nasledovne: slnečné žiarenie sa zrazí s magnetickým poľom Zeme a rozptýli sa. Keď je ho príliš veľa, plazmový obal dostane úder a dôjde k interakčnému procesu podobnému skratu. Dôsledkom takéhoto boja môžu byť praskliny v ochrannom štíte. Príroda sa však postarala aj o to – prúdy studenej plazmy stúpajú z povrchu Zeme a rútia sa na miesta s oslabenou ochranou. Magnetické pole našej planéty teda odráža dopad z vesmíru.

Za zmienku však stojí skutočnosť, že slnečné žiarenie na rozdiel od kozmického žiarenia stále dopadá na Zem. Zároveň by ste sa nemali zbytočne obávať, pretože v podstate ide o energiu Slnka, ktorá by mala dopadnúť na povrch našej planéty v rozptýlenom stave. Ohrieva teda povrch Zeme a pomáha rozvíjať život na ňom. Preto stojí za to jasne rozlišovať medzi rôznymi typmi žiarenia, pretože niektoré z nich nielenže nemajú negatívny vplyv, ale sú tiež potrebné pre normálne fungovanie živých organizmov.

Nie všetky látky na Zemi sú však rovnako náchylné na slnečné žiarenie. Sú povrchy, ktoré ho absorbujú viac ako iné. Ide spravidla o podkladové povrchy s minimálnou úrovňou albeda (schopnosť odrážať slnečné žiarenie) - zem, les, piesok.

Teplota na zemskom povrchu, ako aj dĺžka denného svetla teda priamo závisia od toho, koľko slnečného žiarenia absorbuje atmosféra. Chcel by som povedať, že väčšina energie sa stále dostáva na povrch našej planéty, pretože vzduchový obal Zeme slúži ako bariéra iba pre lúče infračerveného spektra. UV lúče sú však neutralizované len čiastočne, čo vedie k niektorým kožným problémom u ľudí a zvierat.

Vplyv slnečného žiarenia na ľudský organizmus

Pri vystavení lúčom infračerveného spektra slnečného žiarenia sa zreteľne prejavuje tepelný efekt. Podporuje vazodilatáciu, stimuluje kardiovaskulárny systém a aktivuje kožné dýchanie. V dôsledku toho sa uvoľňujú hlavné systémy tela a zvyšuje sa produkcia endorfínov (hormónov šťastia), ktoré majú analgetický a protizápalový účinok. Teplo tiež ovplyvňuje metabolické procesy, aktivuje metabolizmus.

Svetelné žiarenie zo slnečného žiarenia má výrazný fotochemický efekt, ktorý aktivuje dôležité procesy v tkanivách. Tento typ slnečného žiarenia umožňuje človeku využívať jeden z najdôležitejších systémov dotyku vo vonkajšom svete – videnie. Práve týmto kvantám by sme mali byť vďační za to, že všetko vidíme farebne.

Dôležité ovplyvňujúce faktory

Slnečné žiarenie infračerveného spektra tiež stimuluje činnosť mozgu a je zodpovedné za duševné zdravie človeka. Je tiež dôležité, že tento konkrétny typ slnečnej energie ovplyvňuje naše biologické rytmy, teda fázy aktívnej činnosti a spánku.

Bez svetelných častíc by boli ohrozené mnohé životne dôležité procesy, ktoré by mohli viesť k rozvoju rôznych chorôb vrátane nespavosti a depresie. Pri minimálnom kontakte so slnečným žiarením sa tiež výrazne znižuje schopnosť človeka pracovať a väčšina procesov v tele sa spomaľuje.

UV žiarenie je pre naše telo veľmi užitočné, keďže spúšťa aj imunologické procesy, teda stimuluje obranyschopnosť organizmu. Je tiež potrebný na tvorbu porfyritu, analógu rastlinného chlorofylu v našej koži. Nadbytok UV žiarenia však môže spôsobiť popáleniny, preto je veľmi dôležité vedieť, ako sa pred tým správne chrániť v období maximálnej slnečnej aktivity.

Ako vidíte, výhody slnečného žiarenia pre naše telo sú nepopierateľné. Mnoho ľudí sa veľmi obáva, či potraviny absorbujú tento typ žiarenia a či je nebezpečné jesť kontaminované potraviny. Opakujem – slnečná energia nemá nič spoločné s kozmickým ani atómovým žiarením, čiže sa jej netreba báť. A bolo by zbytočné sa tomu vyhýbať... Nikto zatiaľ nehľadal spôsob, ako uniknúť pred Slnkom.