Siapa yang tidak bermimpi terbang ke luar angkasa, bahkan mengetahui apa itu radiasi kosmik? Setidaknya terbang ke orbit Bumi atau ke Bulan, atau bahkan lebih baik - lebih jauh, ke semacam Orion. Faktanya, tubuh manusia sangat sedikit beradaptasi dengan perjalanan seperti itu. Bahkan ketika terbang ke orbit, astronot menghadapi banyak bahaya yang mengancam kesehatan dan terkadang kehidupan mereka. Semua orang menonton serial TV kultus Star Trek. Salah satu karakter luar biasa di sana memberikan deskripsi yang sangat akurat tentang fenomena seperti radiasi kosmik. "Ini adalah bahaya dan penyakit dalam kegelapan dan keheningan," kata Leonard McCoy, alias Bones, alias Bonesaw. Sangat sulit untuk lebih tepatnya. Radiasi kosmik dalam sebuah perjalanan akan membuat seseorang lelah, lemah, sakit, menderita depresi.

Perasaan dalam penerbangan

Tubuh manusia tidak beradaptasi dengan kehidupan di ruang hampa udara, karena evolusi tidak memasukkan kemampuan seperti itu dalam gudang senjatanya. Buku-buku telah ditulis tentang ini, masalah ini dipelajari secara rinci oleh kedokteran, pusat-pusat telah dibuat di seluruh dunia yang mempelajari masalah-masalah kedokteran di luar angkasa, dalam kondisi ekstrim, di ketinggian. Tentu saja, lucu melihat astronot tersenyum di layar, di mana berbagai benda melayang di udara. Faktanya, ekspedisinya jauh lebih serius dan penuh dengan konsekuensi daripada yang terlihat oleh penduduk sederhana dari Bumi, dan di sini bukan hanya radiasi kosmik yang menciptakan masalah.

Atas permintaan jurnalis, astronot, insinyur, ilmuwan, yang mengalami segala sesuatu yang terjadi pada seseorang di luar angkasa, berbicara tentang urutan berbagai sensasi baru di lingkungan buatan yang asing bagi tubuh. Secara harfiah sepuluh detik setelah dimulainya penerbangan, orang yang tidak siap kehilangan kesadaran, karena percepatan pesawat ruang angkasa meningkat, memisahkannya dari kompleks peluncuran. Seseorang belum merasakan sinar kosmik sekuat di luar angkasa - radiasi diserap oleh atmosfer planet kita.

Masalah Utama

Tetapi ada juga kelebihan yang cukup: seseorang menjadi empat kali lebih berat dari beratnya sendiri, ia benar-benar ditekan ke kursi, bahkan sulit untuk menggerakkan lengannya. Semua orang telah melihat kursi khusus ini, misalnya, di pesawat ruang angkasa Soyuz. Tetapi tidak semua orang mengerti mengapa astronot memiliki postur yang aneh. Namun, itu perlu karena kelebihan beban mengirimkan hampir semua darah di tubuh ke kaki, dan otak dibiarkan tanpa suplai darah, itulah sebabnya pingsan terjadi. Tapi kursi yang ditemukan di Uni Soviet setidaknya membantu menghindari masalah ini: postur dengan kaki terangkat membuat darah menyuplai oksigen ke seluruh bagian otak.

Sepuluh menit setelah dimulainya penerbangan, kurangnya gravitasi akan membuat seseorang hampir kehilangan keseimbangan, orientasi, dan koordinasi di ruang angkasa, seseorang bahkan mungkin tidak melacak objek yang bergerak. Dia mual dan muntah. Hal yang sama dapat disebabkan oleh sinar kosmik - radiasi di sini sudah jauh lebih kuat, dan jika pelepasan plasma terjadi di matahari, ancaman terhadap kehidupan astronot di orbit adalah nyata, bahkan penumpang pesawat dapat menderita dalam penerbangan di ketinggian. . Perubahan penglihatan, edema dan perubahan pada retina terjadi, bola mata berubah bentuk. Seseorang menjadi lemah dan tidak dapat melakukan tugas-tugas yang ada di depannya.

teka-teki

Namun, dari waktu ke waktu, orang juga merasakan radiasi kosmik yang tinggi di Bumi, untuk itu mereka tidak perlu menjelajahi bentangan kosmik sama sekali. Planet kita terus-menerus dibombardir oleh sinar asal kosmik, dan para ilmuwan berpendapat bahwa atmosfer kita tidak selalu memberikan perlindungan yang memadai. Ada banyak teori yang memberi partikel energi ini kekuatan sedemikian rupa sehingga secara signifikan membatasi peluang planet untuk munculnya kehidupan di atasnya. Dalam banyak hal, sifat sinar kosmik ini masih menjadi misteri yang tak terpecahkan bagi para ilmuwan kita.

Partikel bermuatan subatomik di ruang angkasa bergerak hampir dengan kecepatan cahaya, mereka telah terdaftar berulang kali di satelit, dan bahkan pada inti unsur kimia, proton, elektron, foton, dan neutrino ini. Juga, keberadaan partikel radiasi kosmik - berat dan super berat - dalam serangan tidak dikecualikan. Jika mungkin untuk mendeteksi mereka, seluruh rangkaian kontradiksi dalam pengamatan kosmologis dan astronomis akan terpecahkan.

Suasana

Apa yang melindungi kita dari radiasi kosmik? Hanya suasana kita. Sinar kosmik yang mengancam kematian semua makhluk hidup bertabrakan di dalamnya dan menghasilkan aliran partikel lain - tidak berbahaya, termasuk muon, kerabat elektron yang jauh lebih berat. Potensi bahaya masih ada, karena beberapa partikel mencapai permukaan bumi dan menembus puluhan meter ke dalam perutnya. Tingkat radiasi yang diterima planet mana pun menunjukkan kesesuaian atau ketidaksesuaiannya untuk kehidupan. Tinggi yang dibawa sinar kosmik jauh lebih tinggi daripada radiasi dari bintangnya sendiri, karena energi proton dan foton, misalnya, Matahari kita, lebih rendah.

Dan dengan kehidupan yang tinggi tidak mungkin. Di Bumi, dosis ini dikendalikan oleh kekuatan medan magnet planet dan ketebalan atmosfer, yang secara signifikan mengurangi bahaya radiasi kosmik. Misalnya, mungkin ada kehidupan di Mars, tetapi atmosfer di sana dapat diabaikan, tidak ada medan magnet sendiri, yang berarti tidak ada perlindungan dari sinar kosmik yang menembus seluruh kosmos. Tingkat radiasi di Mars sangat besar. Dan pengaruh radiasi kosmik pada biosfer planet sedemikian rupa sehingga semua kehidupan di dalamnya mati.

Apa yang lebih penting?

Kita beruntung, kita memiliki ketebalan atmosfer yang menyelimuti Bumi, dan medan magnet kita sendiri yang cukup kuat yang menyerap partikel berbahaya yang telah mencapai kerak bumi. Saya bertanya-tanya perlindungan siapa untuk planet ini yang bekerja lebih aktif - atmosfer atau medan magnet? Para peneliti sedang bereksperimen dengan membuat model planet-planet dengan atau tanpa medan magnet. Dan medan magnet itu sendiri berbeda dalam kekuatan model planet ini. Sebelumnya, para ilmuwan yakin bahwa itu adalah perlindungan utama terhadap radiasi kosmik, karena mereka mengontrol levelnya di permukaan. Namun, ditemukan bahwa jumlah paparan lebih menentukan ketebalan atmosfer yang menutupi planet ini.

Jika medan magnet bumi "dimatikan", dosis radiasi hanya akan berlipat ganda. Ini banyak, tetapi bahkan bagi kami itu akan tercermin secara tidak mencolok. Dan jika Anda meninggalkan medan magnet dan menghilangkan atmosfer hingga sepersepuluh dari jumlah totalnya, maka dosisnya akan meningkat secara fatal - dua kali lipat. Radiasi kosmik yang mengerikan akan membunuh segalanya dan semua orang di Bumi. Matahari kita adalah bintang katai kuning, di sekitar merekalah planet-planet dianggap sebagai pesaing utama kelayakhunian. Ini adalah bintang yang relatif redup, ada banyak dari mereka, sekitar delapan puluh persen dari jumlah total bintang di Alam Semesta kita.

Ruang dan evolusi

Para ahli teori telah menghitung bahwa planet-planet yang mengorbit katai kuning, yang berada di zona layak huni, memiliki medan magnet yang jauh lebih lemah. Ini terutama berlaku untuk apa yang disebut Bumi super - planet berbatu besar dengan massa sepuluh kali lebih besar dari Bumi kita. Ahli astrobiologi yakin bahwa medan magnet yang lemah secara signifikan mengurangi kemungkinan kelayakhunian. Dan sekarang penemuan baru menunjukkan bahwa ini bukan masalah besar seperti yang dipikirkan orang dulu. Hal utama akan menjadi atmosfer.

Para ilmuwan secara komprehensif mempelajari efek peningkatan radiasi pada organisme hidup yang ada - hewan, serta pada berbagai tanaman. Penelitian terkait radiasi terdiri dari mengekspos mereka ke berbagai tingkat radiasi, dari kecil hingga ekstrim, dan kemudian menentukan apakah mereka bertahan hidup dan seberapa berbeda perasaan mereka jika mereka bertahan hidup. Mikroorganisme, yang dipengaruhi oleh peningkatan radiasi secara bertahap, dapat menunjukkan kepada kita bagaimana evolusi terjadi di Bumi. Itu adalah sinar kosmik, radiasi tinggi mereka yang pernah membuat manusia masa depan turun dari pohon palem dan mulai menjelajahi ruang angkasa. Dan tidak akan pernah lagi umat manusia kembali ke pohon.

Radiasi Luar Angkasa 2017

Pada awal September 2017, seluruh planet kita sangat waspada. Matahari tiba-tiba mengeluarkan berton-ton materi matahari setelah penggabungan dua kelompok besar bintik hitam. Dan ejeksi ini disertai dengan flare kelas X, yang memaksa medan magnet planet bekerja secara harfiah untuk keausan. Badai magnet besar mengikuti, menyebabkan penyakit pada banyak orang, serta fenomena alam yang sangat langka dan hampir belum pernah terjadi sebelumnya di Bumi. Misalnya, gambar cahaya utara yang kuat direkam di dekat Moskow dan di Novosibirsk, yang belum pernah ada di garis lintang ini. Namun, keindahan fenomena seperti itu tidak mengaburkan konsekuensi dari semburan matahari mematikan yang menembus planet ini dengan radiasi kosmik, yang ternyata benar-benar berbahaya.

Kekuatannya mendekati maksimum, X-9.3, di mana hurufnya adalah kelas (flash sangat besar), dan nomornya adalah kekuatan flash (dari sepuluh kemungkinan). Seiring dengan rilis ini, ada ancaman kegagalan sistem komunikasi ruang angkasa dan semua peralatan yang terletak di astronot terpaksa menunggu aliran radiasi kosmik mengerikan yang dibawa oleh sinar kosmik di tempat penampungan khusus. Kualitas komunikasi selama dua hari ini memburuk secara signifikan baik di Eropa maupun di Amerika, tepatnya di mana aliran partikel bermuatan dari luar angkasa diarahkan. Sekitar sehari sebelum partikel mencapai permukaan Bumi, peringatan tentang radiasi kosmik dikeluarkan, yang terdengar di semua benua dan di setiap negara.

Kekuatan matahari

Energi yang dipancarkan oleh termasyhur kita ke luar angkasa di sekitarnya benar-benar sangat besar. Dalam beberapa menit, miliaran megaton terbang ke luar angkasa, jika Anda menghitung dalam ekuivalen TNT. Umat ​​manusia akan mampu menghasilkan begitu banyak energi dengan kecepatan modern hanya dalam satu juta tahun. Hanya seperlima dari seluruh energi yang dipancarkan Matahari per detik. Dan ini kurcaci kecil dan tidak terlalu panas! Jika Anda hanya membayangkan berapa banyak energi destruktif yang dihasilkan oleh sumber radiasi kosmik lain, di sebelah mana Matahari kita akan tampak seperti butiran pasir yang hampir tak terlihat, kepala Anda akan berputar. Sungguh suatu berkat bahwa kita memiliki medan magnet yang baik dan suasana yang hebat yang tidak membiarkan kita mati!

Manusia terpapar bahaya ini setiap hari karena radiasi di luar angkasa tidak pernah mengering. Dari sanalah sebagian besar radiasi datang kepada kita - dari lubang hitam dan dari gugusan bintang. Ia mampu membunuh pada radiasi dosis tinggi, dan pada dosis rendah dapat mengubah kita menjadi mutan. Namun, kita juga harus ingat bahwa evolusi di Bumi terjadi berkat aliran seperti itu, radiasi mengubah struktur DNA ke keadaan yang kita amati hari ini. Jika Anda memilah "obat" ini, yaitu, jika radiasi yang dipancarkan oleh bintang-bintang melebihi tingkat yang diizinkan, prosesnya tidak akan dapat diubah. Lagi pula, jika makhluk bermutasi, mereka tidak akan kembali ke keadaan semula, tidak ada efek sebaliknya di sini. Oleh karena itu, kita tidak akan pernah melihat organisme hidup yang hadir dalam kehidupan yang baru lahir di Bumi. Setiap organisme berusaha untuk beradaptasi dengan perubahan lingkungan. Entah itu mati, atau beradaptasi. Tapi tidak ada kata mundur.

ISS dan suar matahari

Ketika Matahari mengirimi kita halo dengan aliran partikel bermuatan, ISS baru saja lewat di antara Bumi dan bintang. Proton berenergi tinggi yang dilepaskan selama ledakan menciptakan latar belakang radiasi yang sama sekali tidak diinginkan di dalam stasiun. Partikel-partikel ini benar-benar menembus semua pesawat ruang angkasa. Namun, radiasi ini menyelamatkan teknologi ruang angkasa, karena dampaknya sangat kuat, tetapi terlalu pendek untuk melumpuhkannya. Namun, selama ini para kru bersembunyi di tempat penampungan khusus, karena tubuh manusia jauh lebih rentan daripada teknologi modern. Wabah itu bukan satu, mereka pergi dalam satu rangkaian, tetapi semuanya dimulai pada 4 September 2017, untuk mengguncang kosmos dengan pengusiran ekstrem pada 6 September. Selama dua belas tahun terakhir, aliran yang lebih kuat di Bumi belum diamati. Awan plasma yang dikeluarkan oleh Matahari menyalip Bumi jauh lebih awal dari yang direncanakan, yang berarti bahwa kecepatan dan kekuatan aliran melebihi yang diharapkan satu setengah kali. Dengan demikian, dampaknya terhadap Bumi jauh lebih kuat dari yang diperkirakan. Selama dua belas jam, awan berada di depan semua perhitungan para ilmuwan kami, dan karenanya, medan magnet planet ini lebih terganggu.

Kekuatan badai magnet ternyata empat dari lima kemungkinan, yaitu sepuluh kali lebih besar dari yang diharapkan. Di Kanada, aurora juga diamati bahkan di garis lintang tengah, seperti di Rusia. Badai magnet berkarakter planet terjadi di Bumi. Anda bisa membayangkan apa yang terjadi di luar angkasa! Radiasi adalah bahaya paling signifikan dari semua yang ada di sana. Perlindungan darinya diperlukan segera, segera setelah pesawat ruang angkasa meninggalkan atmosfer atas dan meninggalkan medan magnet jauh di bawah. Aliran partikel bermuatan dan bermuatan - radiasi - terus-menerus menembus ruang. Kondisi yang sama menanti kita di planet mana pun di tata surya: tidak ada medan magnet dan atmosfer di planet kita.

Jenis radiasi

Di luar angkasa, radiasi pengion dianggap yang paling berbahaya. Ini adalah radiasi gamma dan sinar-X Matahari, ini adalah partikel yang terbang setelah semburan matahari kromosfer, ini adalah sinar ekstragalaksi, galaksi dan kosmik matahari, angin matahari, proton dan elektron dari sabuk radiasi, partikel alfa dan neutron. Ada juga radiasi non-pengion - ini adalah radiasi ultraviolet dan inframerah dari Matahari, ini adalah radiasi elektromagnetik dan cahaya tampak. Tidak ada bahaya besar di dalamnya. Kami dilindungi oleh atmosfer, dan astronot dilindungi oleh pakaian luar angkasa dan kulit kapal.

Radiasi pengion memberikan masalah yang tidak dapat diperbaiki. Ini adalah efek berbahaya pada semua proses kehidupan yang terjadi dalam tubuh manusia. Ketika partikel berenergi tinggi atau foton melewati suatu zat di jalurnya, mereka membentuk sepasang partikel bermuatan - ion sebagai hasil interaksi dengan zat ini. Ini mempengaruhi bahkan benda mati, dan makhluk hidup bereaksi paling keras, karena pengorganisasian sel yang sangat terspesialisasi membutuhkan pembaruan, dan proses ini, selama organisme hidup, terjadi secara dinamis. Dan semakin tinggi tingkat perkembangan evolusioner organisme, semakin ireversibel kerusakan radiasi.

Perlindungan radiasi

Para ilmuwan mencari dana tersebut di berbagai bidang ilmu pengetahuan modern, termasuk farmakologi. Sejauh ini, tidak ada obat yang efektif, dan orang yang terpapar radiasi terus meninggal. Eksperimen dilakukan pada hewan baik di bumi maupun di luar angkasa. Satu-satunya hal yang menjadi jelas adalah bahwa obat apa pun harus diminum oleh seseorang sebelum dimulainya iradiasi, dan bukan setelahnya.

Dan mengingat bahwa semua obat-obatan tersebut beracun, kita dapat berasumsi bahwa perang melawan efek radiasi belum menghasilkan satu kemenangan pun. Bahkan jika agen farmakologis diambil tepat waktu, mereka hanya memberikan perlindungan terhadap radiasi gamma dan sinar-X, tetapi tidak melindungi terhadap radiasi pengion dari proton, partikel alfa dan neutron cepat.

Semua organisme sejak kemunculannya di Bumi telah ada, berkembang, dan berevolusi di bawah pengaruh radiasi yang konstan. Radiasi adalah fenomena alam yang sama seperti angin, pasang surut, hujan, dll.

Latar belakang radiasi alami (NRF) hadir di Bumi pada semua tahap pembentukannya. Jauh sebelum kehidupan muncul, dan kemudian biosfer. Radioaktivitas dan radiasi pengion yang menyertainya merupakan faktor yang mempengaruhi keadaan biosfer saat ini, evolusi Bumi, kehidupan di Bumi, dan komposisi unsur tata surya. Setiap organisme terpapar pada karakteristik latar belakang radiasi dari area tersebut. Sampai tahun 1940-an itu disebabkan oleh dua faktor: peluruhan radionuklida yang berasal dari alam, yang terletak baik di habitat organisme tertentu maupun di dalam organisme itu sendiri, dan sinar kosmik.

Sumber radiasi alam (alami) adalah ruang dan radionuklida alami yang terkandung dalam bentuk dan konsentrasi alami di semua objek biosfer: tanah, air, udara, mineral, organisme hidup, dll. Objek apa pun di sekitar kita dan diri kita sendiri dalam arti absolut kata-kata bersifat radioaktif.

Populasi dunia menerima dosis radiasi utama dari sumber radiasi alami. Kebanyakan dari mereka sedemikian rupa sehingga sama sekali tidak mungkin untuk menghindari radiasi dari mereka. Sepanjang sejarah keberadaan bumi, berbagai jenis radiasi menembus ke permukaan bumi dari luar angkasa dan berasal dari zat radioaktif yang terletak di kerak bumi. Seseorang terpapar radiasi dalam dua cara. Zat radioaktif dapat berada di luar tubuh dan menyinarinya dari luar (dalam hal ini mereka berbicara tentang radiasi eksternal) atau mereka dapat berada di udara yang dihirup seseorang, dalam makanan atau air dan masuk ke dalam tubuh (metode penyinaran ini adalah disebut internal).

Setiap penghuni Bumi terpapar radiasi dari sumber radiasi alami. Itu tergantung, sebagian, di mana orang tinggal.Tingkat radiasi di beberapa tempat di dunia, terutama di mana batuan radioaktif terjadi, jauh lebih tinggi daripada rata-rata, dan di tempat lain lebih rendah. Sumber radiasi terestrial bersama-sama bertanggung jawab atas sebagian besar paparan yang dialami seseorang karena radiasi alami. Rata-rata, mereka memberikan lebih dari 5/6 dosis ekivalen efektif tahunan yang diterima oleh populasi, terutama karena paparan internal. Sisanya disumbangkan oleh sinar kosmik, terutama melalui iradiasi eksternal.

Latar belakang radiasi alam dibentuk oleh radiasi kosmik (16%) dan radiasi yang dihasilkan oleh radionuklida yang tersebar di alam yang terkandung dalam kerak bumi, udara permukaan, tanah, air, tumbuhan, produk makanan, pada organisme hewan dan manusia (84%). Latar belakang radiasi teknogenik terutama terkait dengan pemrosesan dan pergerakan batuan, pembakaran batu bara, minyak, gas, dan bahan bakar fosil lainnya, serta dengan pengujian senjata nuklir dan energi nuklir.

Latar belakang radiasi alam merupakan faktor lingkungan integral yang memiliki dampak signifikan terhadap kehidupan manusia. Latar belakang radiasi alami sangat bervariasi di berbagai wilayah di Bumi. Dosis ekivalen dalam tubuh manusia rata-rata 2 mSv = 0,2 rem. Perkembangan evolusioner menunjukkan bahwa di bawah kondisi latar belakang alam, tersedia kondisi optimal bagi kehidupan manusia, hewan, dan tumbuhan. Oleh karena itu, ketika menilai bahaya akibat radiasi pengion, penting untuk mengetahui sifat dan tingkat paparan dari berbagai sumber.

Karena radionuklida, seperti atom lainnya, membentuk senyawa tertentu di alam dan, sesuai dengan sifat kimianya, merupakan bagian dari mineral tertentu, distribusi radionuklida alami di kerak bumi tidak merata. Radiasi kosmik, seperti disebutkan di atas, juga bergantung pada sejumlah faktor dan dapat berbeda beberapa kali. Dengan demikian, latar belakang radiasi alami di berbagai tempat di dunia berbeda. Ini terkait dengan persyaratan konsep "latar belakang radiasi normal": dengan ketinggian di atas permukaan laut, latar belakang meningkat karena radiasi kosmik, di tempat-tempat di mana granit atau pasir kaya thorium muncul ke permukaan, latar belakang radiasi juga lebih tinggi. , dan seterusnya. Oleh karena itu, kita hanya dapat berbicara tentang latar belakang radiasi alam rata-rata untuk suatu area, wilayah, negara, dll.

Nilai rata-rata dosis efektif yang diterima oleh penghuni planet kita dari sumber alami per tahun adalah 2,4 mSv .

Sekitar 1/3 dari dosis ini terbentuk karena radiasi eksternal (kurang lebih sama dari luar angkasa dan dari radionuklida) dan 2/3 disebabkan oleh paparan internal, yaitu radionuklida alami yang terletak di dalam tubuh kita. Aktivitas spesifik rata-rata seseorang adalah sekitar 150 Bq/kg. Radiasi latar belakang alami (paparan eksternal) di permukaan laut rata-rata sekitar 0,09 Sv/jam. Ini sesuai dengan sekitar 10 R/jam.

radiasi kosmik adalah aliran partikel pengion yang jatuh ke Bumi dari luar angkasa. Komposisi radiasi kosmik meliputi:

Radiasi kosmik terdiri dari tiga komponen yang berbeda asalnya:

1) radiasi partikel yang ditangkap oleh medan magnet bumi;

2) radiasi kosmik galaksi;

3) radiasi korpuskular Matahari.

Radiasi partikel bermuatan yang ditangkap oleh medan magnet bumi - pada jarak 1,2-8 Jari-jari bumi disebut sabuk radiasi yang mengandung proton dengan energi 1-500 MeV (terutama 50 MeV), elektron dengan energi sekitar 0,1 -0,4 MeV dan sejumlah kecil partikel alfa.

Menggabungkan. Sinar kosmik galaksi sebagian besar terdiri dari proton (79%) dan partikel (20%), yang mencerminkan prevalensi hidrogen dan helium di alam semesta. Dari ion berat, ion besi adalah yang paling penting karena intensitasnya yang relatif tinggi dan nomor atom yang besar.

Asal. Sumber sinar kosmik galaksi adalah suar bintang, ledakan supernova, percepatan pulsar, ledakan inti galaksi, dll.

Seumur hidup. Masa hidup partikel dalam radiasi kosmik adalah sekitar 200 juta tahun. Partikel ditahan oleh medan magnet ruang antarbintang.

Interaksi dengan suasana . Memasuki atmosfer, sinar kosmik berinteraksi dengan atom nitrogen, oksigen, dan argon. Tabrakan partikel dengan elektron lebih sering terjadi daripada dengan inti, tetapi partikel berenergi tinggi kehilangan sedikit energi. Dalam tumbukan dengan inti, partikel hampir selalu meninggalkan aliran, sehingga redaman radiasi primer hampir seluruhnya disebabkan oleh reaksi nuklir.

Ketika proton bertabrakan dengan inti, neutron dan proton terlempar keluar dari inti, dan reaksi fisi nuklir terjadi. Partikel sekunder yang dihasilkan memiliki energi yang signifikan dan mereka sendiri menginduksi reaksi nuklir yang sama, yaitu, seluruh kaskade reaksi terbentuk, yang disebut pancuran udara ekstensif terbentuk. Satu partikel primer berenergi tinggi dapat menimbulkan hujan yang mencakup sepuluh generasi reaksi berturut-turut di mana jutaan partikel dilahirkan.

Nukleus dan nukleon baru, yang membentuk komponen aktif nuklir dari radiasi, terbentuk terutama di lapisan atas atmosfer. Di bagian bawahnya, fluks inti dan proton melemah secara signifikan karena tabrakan nuklir dan lebih lanjut - kehilangan ionisasi. Di permukaan laut, itu hanya membentuk beberapa persen dari tingkat dosis.

Radionuklida kosmogenik

Sebagai hasil dari reaksi nuklir di bawah pengaruh sinar kosmik di atmosfer dan sebagian di litosfer, inti radioaktif terbentuk. Dari jumlah tersebut, kontribusi terbesar untuk penciptaan dosis dibuat oleh (β-emitor: 3 H (T 1/2 = 12,35 tahun), 14 C (T 1/2 = 5730 tahun), 22 Na (T 1/ 2 = 2,6 tahun), - memasuki tubuh manusia dengan makanan. Sebagai berikut dari data di atas, karbon-14 memberikan kontribusi terbesar terhadap paparan. Orang dewasa mengkonsumsi ~ 95 kg karbon per tahun dengan makanan.

Radiasi matahari, terdiri dari radiasi elektromagnetik sampai dengan jangkauan sinar-x, proton dan partikel alfa;

Jenis radiasi yang terdaftar adalah yang utama; mereka hampir sepenuhnya menghilang pada ketinggian sekitar 20 km karena interaksi dengan lapisan atas atmosfer. Dalam hal ini, radiasi kosmik sekunder terbentuk, yang mencapai permukaan bumi dan mempengaruhi biosfer (termasuk manusia). Komposisi radiasi sekunder meliputi neutron, proton, meson, elektron, dan foton.

Intensitas radiasi kosmik tergantung pada sejumlah faktor:

Perubahan aliran radiasi galaksi,

aktivitas matahari,

garis lintang geografis,

Ketinggian di atas permukaan laut.

Tergantung pada ketinggiannya, intensitas radiasi kosmik meningkat tajam.

Radionuklida kerak bumi.

Isotop berumur panjang (dengan waktu paruh miliaran tahun) tersebar di kerak bumi, yang tidak sempat meluruh selama keberadaan planet kita. Mereka terbentuk, mungkin, bersamaan dengan pembentukan planet-planet tata surya (isotop yang relatif berumur pendek meluruh sepenuhnya). Isotop ini disebut zat radioaktif alami, yang berarti mereka yang terbentuk dan terus-menerus terbentuk kembali tanpa campur tangan manusia. Membusuk, mereka membentuk isotop perantara, juga radioaktif.

Sumber radiasi eksternal lebih dari 60 radionuklida alami yang terletak di biosfer bumi. Unsur radioaktif alami terkandung dalam jumlah yang relatif kecil di semua cangkang dan inti Bumi. Yang sangat penting bagi manusia adalah unsur-unsur radioaktif biosfer, yaitu bagian dari kulit bumi (lito-, hidro- dan atmosfer) tempat mikroorganisme, tumbuhan, hewan, dan manusia berada.

Selama miliaran tahun telah terjadi proses peluruhan radioaktif yang konstan dari inti atom yang tidak stabil. Akibatnya, radioaktivitas total materi bumi, batuan secara bertahap menurun. Isotop yang relatif berumur pendek meluruh sepenuhnya. Yang diawetkan terutama adalah unsur-unsur dengan waktu paruh yang diukur dalam miliaran tahun, serta produk sekunder peluruhan radioaktif yang relatif berumur pendek, yang menghasilkan rantai transformasi yang berurutan, yang disebut keluarga unsur radioaktif. Di kerak bumi, radionuklida alami dapat tersebar atau terkonsentrasi secara merata dalam bentuk endapan.

Radionuklida alami (alami) dapat dibagi menjadi tiga kelompok:

Radionuklida yang termasuk dalam famili radioaktif (seri),

Radionuklida lain (bukan milik keluarga radioaktif) yang termasuk dalam kerak bumi selama pembentukan planet ini,

Radionuklida terbentuk di bawah aksi radiasi kosmik.

Selama pembentukan Bumi, bersama dengan nuklida stabil, radionuklida juga masuk ke dalam komposisi keraknya. Sebagian besar radionuklida ini termasuk dalam apa yang disebut keluarga radioaktif (seri). Setiap baris adalah rantai transformasi radioaktif berturut-turut, ketika nukleus yang terbentuk selama peluruhan inti induk juga, pada gilirannya, meluruh, sekali lagi menghasilkan nukleus yang tidak stabil, dll. Awal dari rantai semacam itu adalah radionuklida yang tidak terbentuk dari radionuklida lain, tetapi terkandung dalam kerak bumi dan biosfer sejak kelahirannya. Radionuklida ini disebut nenek moyang dan seluruh keluarga (seri) dinamai menurut namanya. Secara total, ada tiga nenek moyang di alam - uranium-235, uranium-238 dan thorium-232, dan, karenanya, tiga seri radioaktif - dua uranium dan thorium. Semua baris diakhiri dengan isotop stabil timbal.

Thorium memiliki waktu paruh terpanjang (14 miliar tahun), sehingga telah terawetkan hampir sepenuhnya sejak pertambahan Bumi. Uranium-238 meluruh sebagian besar, sebagian besar uranium-235 meluruh, dan seluruh isotop neptunium-232 meluruh. Untuk alasan ini, ada banyak thorium di kerak bumi (hampir 20 kali lebih banyak dari uranium), dan uranium-235 adalah 140 kali lebih sedikit dari uranium-238. Karena nenek moyang dari keluarga keempat (neptunium) telah benar-benar hancur sejak pertambahan Bumi, hampir tidak ada di bebatuan. Neptunium ditemukan dalam jumlah kecil dalam bijih uranium. Tapi asalnya adalah sekunder dan karena pemboman inti uranium-238 oleh neutron sinar kosmik. Sekarang neptunium diperoleh dengan menggunakan reaksi nuklir buatan. Bagi ahli ekologi itu tidak menarik.

Sekitar 0,0003% (menurut berbagai sumber 0,00025-0,0004%) dari massa kerak bumi adalah uranium. Artinya, satu meter kubik tanah yang paling umum mengandung rata-rata 5 gram uranium. Ada tempat di mana jumlah ini ribuan kali lebih besar - ini adalah deposit uranium. Satu meter kubik air laut mengandung sekitar 1,5 mg uranium. Unsur kimia alami ini diwakili oleh dua isotop -238U dan 235U, yang masing-masing merupakan nenek moyang dari deret radioaktifnya sendiri. Sebagian besar uranium alam (99,3%) adalah uranium-238. Radionuklida ini sangat stabil, kemungkinan peluruhannya (yaitu peluruhan alfa) sangat kecil. Probabilitas ini ditandai dengan waktu paruh 4,5 miliar tahun. Artinya, sejak pembentukan planet kita, jumlahnya berkurang setengahnya. Dari sini, selanjutnya, latar belakang radiasi di planet kita dulunya lebih tinggi. Rantai transformasi radioaktif yang menghasilkan radionuklida alami dari seri uranium:

Deret radioaktif mencakup radionuklida berumur panjang (yaitu radionuklida dengan waktu paruh panjang) dan radionuklida berumur pendek, tetapi semua radionuklida dari deret tersebut ada di alam, bahkan radionuklida yang cepat meluruh. Ini disebabkan oleh fakta bahwa dari waktu ke waktu keseimbangan telah ditetapkan (yang disebut "keseimbangan sekuler") - laju peluruhan setiap radionuklida sama dengan laju pembentukannya.

Ada radionuklida alami yang masuk ke dalam komposisi kerak bumi selama pembentukan planet dan yang tidak termasuk dalam deret uranium atau thorium. Yang pertama adalah kalium-40. Kandungan 40 K di kerak bumi adalah sekitar 0,00027% (massa), waktu paruhnya adalah 1,3 miliar tahun. Nuklida anak, kalsium-40, stabil. Kalium-40 ditemukan dalam jumlah yang signifikan pada tanaman dan organisme hidup, memberikan kontribusi yang signifikan terhadap total dosis internal paparan manusia.

Kalium alami mengandung tiga isotop: kalium-39, kalium-40 dan kalium-41, di mana hanya kalium-40 yang bersifat radioaktif. Rasio kuantitatif ketiga isotop ini di alam terlihat seperti ini: 93,08%, 0,012% dan 6,91%.

Kalium-40 terurai dalam dua cara. Sekitar 88% atomnya mengalami radiasi beta dan berubah menjadi atom kalsium-40. Sisa 12% atom, yang mengalami K-capture, berubah menjadi atom argon-40. Metode kalium-argon untuk menentukan usia absolut batuan dan mineral didasarkan pada sifat kalium-40 ini.

Kelompok ketiga radionuklida alam adalah radionuklida kosmogenik. Radionuklida ini dibentuk oleh radiasi kosmik dari nuklida stabil sebagai hasil dari reaksi nuklir. Ini termasuk tritium, berilium-7, karbon-14, natrium-22. Misalnya, reaksi nuklir pembentukan tritium dan karbon-14 dari nitrogen di bawah aksi neutron kosmik:

Karbon menempati tempat khusus di antara radioisotop alam. Karbon alami terdiri dari dua isotop stabil, di antaranya karbon-12 mendominasi (98,89%). Sisanya hampir seluruhnya dicatat oleh isotop karbon-13 (1,11%).

Selain isotop karbon yang stabil, lima isotop radioaktif lainnya juga diketahui. Empat di antaranya (karbon-10, karbon-11, karbon-15 dan karbon-16) memiliki waktu paruh yang sangat singkat (detik dan sepersekian detik). Radioisotop kelima, karbon-14, memiliki waktu paruh 5730 tahun.

Di alam, konsentrasi karbon-14 sangat rendah. Misalnya, pada tumbuhan modern, satu atom dari isotop ini menyumbang 109 atom karbon-12 dan karbon-13. Namun, dengan munculnya senjata atom dan teknologi nuklir, karbon-14 diperoleh secara artifisial melalui interaksi neutron lambat dengan nitrogen atmosfer, sehingga jumlahnya terus bertambah.

Ada beberapa konvensi mengenai sudut pandang latar belakang apa yang dianggap "normal". Jadi, dengan dosis efektif tahunan "rata-rata planet" per orang sebesar 2,4 mSv di banyak negara, nilai ini adalah 7-9 mSv / tahun. Artinya, sejak dahulu kala, jutaan orang hidup dalam kondisi beban dosis alami, yang beberapa kali lebih tinggi dari rata-rata. Studi medis dan statistik demografis menunjukkan bahwa ini tidak mempengaruhi kehidupan mereka dengan cara apa pun, tidak memiliki dampak negatif pada kesehatan mereka dan kesehatan keturunan mereka.

Berbicara tentang persyaratan konsep latar belakang alam "normal", orang juga dapat menunjukkan sejumlah tempat di planet ini di mana tingkat radiasi alami melebihi rata-rata tidak hanya beberapa kali, tetapi juga puluhan kali (tabel), puluhan dan ratusan ribu penduduk terkena efek ini. Dan ini juga merupakan norma, itu juga tidak mempengaruhi kesehatan mereka dengan cara apa pun. Selain itu, banyak daerah dengan latar belakang radiasi tinggi telah menjadi tempat wisata massal (pesisir laut) dan resor yang diakui (Caucasian Mineralnye Vody, Karlovy Vary, dll.) selama berabad-abad.

Ruang adalah radioaktif. Sangat tidak mungkin untuk bersembunyi dari radiasi. Bayangkan Anda berdiri di tengah badai pasir, dan pusaran kerikil kecil terus berputar di sekitar Anda, yang akan melukai kulit Anda. Seperti inilah radiasi kosmik. Dan radiasi ini sangat merugikan. Tapi masalahnya adalah, tidak seperti kerikil dan potongan bumi, radiasi pengion tidak memantul dari daging manusia. Itu melewatinya seperti bola meriam menembus gedung. Dan radiasi ini sangat merugikan.

Pekan lalu, para ilmuwan di University of Rochester Medical Center menerbitkan hasil penelitian yang menunjukkan bahwa paparan jangka panjang terhadap radiasi galaksi, yang mungkin terpapar pada astronot yang bepergian ke Mars, dapat meningkatkan risiko penyakit Alzheimer.

Membaca pemberitaan media tentang penelitian ini, saya mulai penasaran. Kami telah mengirim orang ke luar angkasa selama lebih dari setengah abad. Kami memiliki kesempatan untuk mengikuti seluruh generasi astronot - saat orang-orang ini menjadi tua dan mati. Dan kami terus memantau kesehatan mereka yang terbang ke luar angkasa hari ini. Karya ilmiah, seperti yang dilakukan di University of Rochester, dilakukan pada hewan laboratorium seperti mencit dan mencit. Mereka dirancang untuk membantu kita mempersiapkan masa depan. Tapi apa yang kita ketahui tentang masa lalu? Apakah radiasi mempengaruhi orang-orang yang sudah berada di luar angkasa? Bagaimana pengaruhnya terhadap mereka yang berada di orbit saat ini?

Ada satu perbedaan utama antara astronot hari ini dan astronot masa depan. Perbedaannya adalah Bumi itu sendiri.

Radiasi kosmik galaksi, kadang-kadang disebut radiasi kosmik, justru menjadi penyebab keprihatinan terbesar di antara para peneliti. Itu terdiri dari partikel dan potongan atom yang bisa berasal dari pembentukan supernova. Sebagian besar radiasi ini, sekitar 90%, terdiri dari proton yang terlepas dari atom hidrogen. Partikel-partikel ini terbang melalui galaksi dengan kecepatan hampir kecepatan cahaya.

Dan kemudian mereka menyerang Bumi. Planet kita memiliki beberapa mekanisme pertahanan yang melindungi kita dari efek radiasi kosmik. Pertama, medan magnet bumi menolak beberapa partikel dan sepenuhnya memblokir beberapa. Partikel yang mengatasi penghalang ini mulai bertabrakan dengan atom di atmosfer kita.

Jika Anda melempar menara Lego besar ke bawah tangga, itu akan pecah menjadi potongan-potongan kecil yang akan terbang menjauh darinya pada setiap langkah baru. Kira-kira hal yang sama terjadi di atmosfer kita dan dengan radiasi galaksi. Partikel-partikel bertabrakan dengan atom-atom dan berhamburan membentuk partikel-partikel baru. Partikel baru ini menabrak sesuatu lagi dan pecah lagi. Dengan setiap langkah mereka kehilangan energi. Partikel melambat dan secara bertahap melemah. Pada saat mereka "berhenti" di permukaan bumi, mereka tidak lagi memiliki simpanan energi galaksi yang kuat seperti sebelumnya. Radiasi ini jauh lebih berbahaya. Sepotong kecil dari Lego menghantam jauh lebih lemah daripada menara yang dirakit dari mereka.

Untuk semua astronot yang kami kirim ke luar angkasa, penghalang pelindung Bumi banyak membantu, setidaknya sebagian. Francis Cucinotta memberi tahu saya tentang ini. Dia adalah direktur ilmiah program NASA untuk mempelajari efek radiasi pada manusia. Ini hanya orang yang dapat memberi tahu Anda betapa berbahayanya radiasi bagi astronot. Menurutnya, dengan pengecualian penerbangan Apollo ke Bulan, seseorang hadir di ruang angkasa dalam batas-batas medan magnet Bumi. Stasiun Luar Angkasa Internasional, misalnya, berada di atas atmosfer, tetapi masih jauh di lapisan pertahanan pertama. Astronot kita tidak sepenuhnya terpapar radiasi kosmik.

Selain itu, di bawah pengaruh seperti itu mereka memiliki waktu yang cukup singkat. Penerbangan terpanjang ke luar angkasa berlangsung sedikit lebih dari setahun. Dan ini penting, karena kerusakan akibat radiasi memiliki efek kumulatif. Risiko Anda jauh lebih sedikit ketika Anda menghabiskan enam bulan di ISS daripada ketika Anda pergi (sejauh ini secara teori) dalam perjalanan multi-tahun ke Mars.

Tapi yang menarik dan agak mengganggu, Cucinotta mengatakan kepada saya, adalah bahwa bahkan dengan semua mekanisme pertahanan ini, kita melihat bagaimana radiasi mempengaruhi astronot.

Hal yang sangat tidak menyenangkan adalah katarak - perubahan pada lensa mata sehingga menjadi keruh. Karena lebih sedikit cahaya yang masuk ke mata melalui lensa yang keruh, penderita katarak dapat melihat lebih buruk. Pada tahun 2001, Cucinotta dan rekan meninjau data dari studi kesehatan astronot yang sedang berlangsung dan sampai pada kesimpulan berikut. Astronot yang terkena dosis radiasi yang lebih tinggi (karena mereka telah melakukan lebih banyak penerbangan ke luar angkasa atau karena sifat misi mereka*) lebih mungkin untuk mengembangkan katarak daripada mereka yang memiliki dosis radiasi yang lebih rendah.

Mungkin juga ada peningkatan risiko kanker, meskipun sulit untuk mengukur dan menganalisis risiko tersebut secara akurat. Faktanya adalah bahwa kami tidak memiliki data dari ahli epidemiologi tentang jenis radiasi yang terpapar pada astronot. Kita tahu jumlah kasus kanker setelah bom atom Hiroshima dan Nagasaki, tetapi radiasi ini tidak sebanding dengan radiasi galaksi. Secara khusus, Cucinotta sangat memperhatikan ion VHF - partikel berenergi tinggi yang sangat atomik.

Ini adalah partikel yang sangat berat dan mereka bergerak sangat cepat. Di permukaan bumi, kita tidak mengalami efeknya. Mereka disingkirkan, diperlambat dan dipecah-pecah oleh mekanisme pertahanan planet kita. Namun, ion VHF dapat menyebabkan lebih banyak kerusakan dan kerusakan yang lebih bervariasi daripada radiasi yang akrab dengan ahli radiologi. Kita tahu ini karena para ilmuwan membandingkan sampel darah dari astronot sebelum dan sesudah perjalanan ruang angkasa.

Cucinotta menyebutnya sebagai pemeriksaan pra-penerbangan. Para ilmuwan mengambil sampel darah dari seorang astronot sebelum diluncurkan ke orbit. Ketika seorang astronot berada di luar angkasa, para ilmuwan membagi darah yang mereka ambil dan memaparkannya pada berbagai tingkat radiasi gamma. Ini seperti radiasi berbahaya yang terkadang kita temui di Bumi. Kemudian, ketika astronot kembali, mereka membandingkan sampel darah sinar gamma ini dengan apa yang sebenarnya terjadi padanya di luar angkasa. “Kami melihat perbedaan dua hingga tiga kali lipat pada astronot yang berbeda,” kata Cucinotta kepada saya.

Konsep seperti radiasi matahari telah dikenal sejak lama. Seperti yang ditunjukkan oleh banyak penelitian, itu jauh dari selalu bersalah meningkatkan tingkat ionisasi udara.

Artikel ini ditujukan untuk orang yang berusia di atas 18 tahun.

Apakah Anda sudah berusia di atas 18 tahun?

Radiasi kosmik: kebenaran atau mitos?

Sinar kosmik adalah radiasi yang muncul selama ledakan supernova, dan juga sebagai akibat dari reaksi termonuklir di Matahari. Perbedaan sifat asal usul sinar juga mempengaruhi karakteristik utamanya. Sinar kosmik yang menembus dari luar angkasa di luar tata surya kita secara kondisional dapat dibagi menjadi dua jenis - galaksi dan intergalaksi. Spesies terakhir tetap yang paling sedikit dipelajari, karena konsentrasi radiasi primer di dalamnya minimal. Artinya, radiasi intergalaksi tidak terlalu penting, karena sepenuhnya dinetralkan di atmosfer kita.

Sayangnya, hanya sedikit yang bisa dikatakan tentang sinar yang datang kepada kita dari galaksi kita yang disebut Bima Sakti. Terlepas dari kenyataan bahwa ukurannya melebihi 10.000 tahun cahaya, setiap perubahan medan radiasi di satu ujung galaksi akan segera kembali menghantui yang lain.

Bahaya radiasi dari luar angkasa

Radiasi kosmik langsung merugikan organisme hidup, sehingga pengaruhnya sangat berbahaya bagi manusia. Untungnya, Bumi kita terlindungi dari alien luar angkasa ini dengan kubah padat dari atmosfer. Ini berfungsi sebagai perlindungan yang sangat baik untuk semua kehidupan di bumi, karena menetralkan radiasi kosmik langsung. Tapi tidak sepenuhnya. Ketika bertabrakan dengan udara, ia pecah menjadi partikel yang lebih kecil dari radiasi pengion, yang masing-masing masuk ke dalam reaksi individu dengan atom-atomnya. Dengan demikian, radiasi energi tinggi dari luar angkasa melemah dan membentuk radiasi sekunder. Pada saat yang sama, ia kehilangan daya mematikannya - tingkat radiasi menjadi kira-kira sama dengan sinar-x. Tetapi Anda tidak perlu takut - radiasi ini benar-benar hilang selama perjalanan melalui atmosfer bumi. Apa pun sumber sinar kosmik, dan kekuatan apa yang tidak mereka miliki, bahaya bagi seseorang yang ada di permukaan planet kita adalah minimal. Ini dapat membawa bahaya nyata hanya untuk astronot. Mereka terkena radiasi kosmik langsung, karena mereka tidak memiliki perlindungan alami dalam bentuk atmosfer.

Energi yang dilepaskan oleh sinar kosmik terutama mempengaruhi medan magnet bumi. Partikel pengion bermuatan benar-benar membombardirnya dan menyebabkan fenomena atmosfer yang paling indah -. Tapi bukan itu saja - partikel radioaktif, mengingat sifatnya, mampu menyebabkan kegagalan fungsi dalam pengoperasian berbagai elektronik. Dan jika pada abad terakhir ini tidak menyebabkan banyak ketidaknyamanan, maka di zaman kita ini adalah masalah yang sangat serius, karena aspek terpenting dari kehidupan modern terkait dengan listrik.

Orang-orang juga rentan terhadap pengunjung ini dari luar angkasa, meskipun mekanisme sinar kosmik sangat spesifik. Partikel terionisasi (yaitu, radiasi sekunder) mempengaruhi medan magnet bumi, sehingga menyebabkan badai di atmosfer. Semua orang tahu bahwa tubuh manusia terdiri dari air, yang sangat rentan terhadap getaran magnetik. Dengan demikian, radiasi kosmik mempengaruhi sistem kardiovaskular, dan menyebabkan kesehatan yang buruk pada orang-orang yang bergantung pada cuaca. Ini, tentu saja, tidak menyenangkan, tetapi tidak berarti fatal.

Apa yang melindungi bumi dari radiasi matahari?

Matahari adalah bintang, di dalamnya berbagai reaksi termonuklir terus berlangsung, yang disertai dengan emisi energi yang kuat. Partikel bermuatan ini disebut angin matahari dan memiliki efek kuat pada Bumi kita, atau lebih tepatnya pada medan magnetnya. Dengannya partikel terionisasi berinteraksi, yang membentuk dasar angin matahari.

Menurut penelitian terbaru oleh para ilmuwan dari seluruh dunia, cangkang plasma planet kita memainkan peran khusus dalam menetralkan angin matahari. Ini terjadi sebagai berikut: radiasi matahari bertabrakan dengan medan magnet bumi dan tersebar. Ketika ada terlalu banyak, cangkang plasma mengambil pukulan, dan terjadi proses interaksi yang mirip dengan korsleting. Hasil dari perjuangan seperti itu mungkin retakan pada perisai pelindung. Tetapi alam telah meramalkan ini juga - aliran plasma dingin naik dari permukaan Bumi dan mengalir ke tempat-tempat perlindungan yang lemah. Dengan demikian, medan magnet planet kita mencerminkan pukulan dari luar angkasa.

Tetapi perlu dinyatakan fakta bahwa radiasi matahari, tidak seperti radiasi kosmik, masih jatuh di Bumi. Pada saat yang sama, Anda tidak perlu khawatir sia-sia, karena sebenarnya ini adalah energi Matahari, yang seharusnya jatuh di permukaan planet kita dalam keadaan tersebar. Dengan demikian, ia memanaskan permukaan Bumi dan membantu mengembangkan kehidupan di atasnya. Jadi, perlu dibedakan dengan jelas antara berbagai jenis radiasi, karena beberapa di antaranya tidak hanya tidak berdampak negatif, tetapi juga diperlukan untuk fungsi normal organisme hidup.

Namun, tidak semua zat di Bumi sama-sama rentan terhadap radiasi matahari. Ada permukaan yang menyerapnya lebih dari yang lain. Ini, sebagai suatu peraturan, adalah permukaan yang mendasari dengan tingkat albedo minimum (kemampuan untuk memantulkan radiasi matahari) - ini adalah bumi, hutan, pasir.

Dengan demikian, suhu di permukaan bumi, serta lamanya siang hari, secara langsung bergantung pada seberapa banyak radiasi matahari yang diserap atmosfer. Saya ingin mengatakan bahwa jumlah energi utama masih mencapai permukaan planet kita, karena cangkang udara Bumi hanya berfungsi sebagai penghalang sinar inframerah. Tetapi sinar UV hanya sebagian dinetralkan, yang menyebabkan beberapa masalah dengan kulit pada manusia dan hewan.

Efek radiasi matahari pada tubuh manusia

Ketika terkena sinar spektrum inframerah dari radiasi matahari, efek termal jelas terwujud. Ini berkontribusi pada perluasan pembuluh darah, stimulasi sistem kardiovaskular, mengaktifkan respirasi kulit. Akibatnya, sistem utama tubuh rileks, produksi endorfin (hormon kebahagiaan), yang memiliki efek analgesik dan anti-inflamasi, meningkat. Panas juga mempengaruhi proses metabolisme, mengaktifkan metabolisme.

Emisi cahaya radiasi matahari memiliki efek fotokimia yang signifikan, yang mengaktifkan proses penting dalam jaringan. Jenis radiasi matahari ini memungkinkan seseorang untuk menggunakan salah satu sistem sentuhan terpenting di dunia luar - penglihatan. Pada kuanta inilah kita harus bersyukur atas kenyataan bahwa kita melihat segala sesuatu dalam warna.

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Penting

Radiasi matahari inframerah juga merangsang aktivitas otak dan bertanggung jawab atas kesehatan mental manusia. Penting juga bahwa jenis energi matahari khusus ini memengaruhi ritme biologis kita, yaitu fase aktivitas dan tidur.

Tanpa partikel cahaya, banyak proses vital akan berisiko, yang penuh dengan perkembangan berbagai penyakit, termasuk insomnia dan depresi. Juga, dengan kontak minimal dengan radiasi matahari ringan, kapasitas kerja seseorang berkurang secara signifikan, dan sebagian besar proses dalam tubuh melambat.

Radiasi UV cukup bermanfaat bagi tubuh kita, karena juga memicu proses imunologi, yaitu merangsang pertahanan tubuh. Ini juga diperlukan untuk produksi porfirit - analog klorofil tumbuhan di kulit kita. Namun, kelebihan sinar UV dapat menyebabkan luka bakar, jadi sangat penting untuk mengetahui cara melindungi diri Anda dengan benar selama periode aktivitas matahari maksimum.

Seperti yang Anda lihat, manfaat radiasi matahari bagi tubuh kita tidak dapat disangkal. Banyak orang sangat khawatir tentang apakah makanan menyerap jenis radiasi ini dan apakah berbahaya memakan makanan yang terkontaminasi. Saya ulangi - energi matahari tidak ada hubungannya dengan radiasi kosmik atau atom, yang berarti Anda tidak perlu takut akan hal itu. Ya, dan tidak ada gunanya menghindarinya ... Belum ada yang mencari cara untuk melarikan diri dari Matahari.

07.12.2016

Penjelajah Curiosity memiliki instrumen RAD untuk menentukan intensitas paparan radioaktif. Selama penerbangannya ke Mars, Curiosity mengukur latar belakang radiasi, dan hari ini para ilmuwan yang bekerja dengan NASA berbicara tentang hasil ini. Karena penjelajah terbang dalam kapsul, dan sensor radiasi terletak di dalam, pengukuran ini secara praktis sesuai dengan latar belakang radiasi yang akan ada di pesawat ruang angkasa berawak.

Instrumen RAD terdiri dari tiga wafer silikon padat yang bertindak sebagai detektor. Selain itu, ia memiliki kristal cesium iodida, yang digunakan sebagai sintilator. RAD diatur untuk melihat puncak saat mendarat dan menangkap bidang pada 65 derajat.

Sebenarnya, ini adalah teleskop radiasi yang menangkap radiasi pengion dan partikel bermuatan dalam jangkauan yang luas.

Dosis ekivalen paparan radiasi yang diserap adalah 2 kali lebih besar dari dosis ISS.

Penerbangan enam bulan ke Mars kira-kira setara dengan satu tahun yang dihabiskan di orbit dekat Bumi. Mengingat bahwa total durasi ekspedisi harus sekitar 500 hari, prospeknya tidak optimis.

Untuk seseorang, akumulasi radiasi 1 Sievert meningkatkan risiko kanker sebesar 5%. NASA mengizinkan para astronotnya untuk mengumpulkan tidak lebih dari 3% risiko, atau 0,6 Sievert, selama karier mereka.

Harapan hidup astronot lebih rendah dari rata-rata di negara mereka. Setidaknya seperempat dari kematian disebabkan oleh kanker.

Dari 112 kosmonot Rusia yang terbang, 28 tidak lagi bersama kita. Lima orang tewas: Yuri Gagarin - di pesawat tempur, Vladimir Komarov, Georgy Dobrovolsky, Vladislav Volkov dan Viktor Patsaev - ketika kembali dari orbit ke Bumi. Vasily Lazarev meninggal karena keracunan dengan alkohol berkualitas rendah.

Dari 22 penakluk lautan bintang lainnya, sembilan penyebab kematiannya adalah onkologi. Anatoly Levchenko (47), Yuri Artyukhin (68), Lev Demin (72), Vladimir Vasyutin (50), Gennady Strekalov (64), Gennady Sarafanov (63), Konstantin Feoktistov (83), Vitaly Sevastyanov (75) meninggal karena kanker ). Penyebab resmi kematian kosmonot lain yang meninggal karena kanker belum diungkapkan. Untuk penerbangan di luar Bumi, yang paling sehat, terkuat dipilih.

Jadi, sembilan kematian akibat kanker dari 22 kosmonot merupakan 40,9%. Sekarang mari kita beralih ke statistik serupa untuk negara secara keseluruhan. Tahun lalu, 1.768.500 orang Rusia meninggalkan dunia ini (data Rosstat). Pada saat yang sama, 173,2 ribu meninggal karena penyebab eksternal (kecelakaan transportasi, keracunan alkohol, bunuh diri, pembunuhan). Tetap 1 juta 595 ribu 300. Berapa banyak warga yang telah dirusak oleh onkologi? Jawaban: 265,1 ribu orang. Atau 16,6%. Bandingkan: 40,9 dan 16,6%. Ternyata warga biasa meninggal karena kanker 2,5 kali lebih jarang daripada astronot.

Tidak ada informasi serupa untuk korps astronot AS. Tetapi bahkan data yang terpisah-pisah bersaksi: onkologi juga menghancurkan pengamat bintang Amerika. Berikut daftar lengkap korban penyakit mengerikan: John Swigert Jr. - kanker sumsum tulang, Donald Slayton - kanker otak, Charles Wich - kanker otak, David Walker - kanker, Alan Shepard - leukemia, George Lowe - kanker usus besar, Ronald Paris - otak tumor otak.

Selama satu penerbangan ke orbit Bumi, setiap anggota kru menerima paparan seperti itu seolah-olah dia telah diperiksa 150-400 kali di ruang sinar-X.

Mempertimbangkan fakta bahwa dosis harian di ISS hingga 1 mSv (dosis tahunan yang diizinkan untuk seseorang di bumi), periode maksimum tinggal astronot di orbit dibatasi hingga sekitar 600 hari untuk seluruh karier mereka.

Di Mars sendiri, radiasi harus sekitar dua kali lebih rendah daripada di luar angkasa, karena atmosfer dan suspensi debu di dalamnya, yaitu, sesuai dengan tingkat ISS, tetapi indikator pastinya belum dipublikasikan. Indikator RAD selama hari-hari badai debu akan menarik - mari kita cari tahu seberapa bagus debu Mars adalah layar radiasi yang bagus.

Sekarang rekor berada di orbit dekat Bumi milik Sergey Krikalev yang berusia 55 tahun - ia memiliki 803 hari di akunnya. Tapi dia mencetaknya sebentar-sebentar - total dia melakukan 6 penerbangan dari 1988 hingga 2005.

Radiasi di ruang angkasa muncul terutama dari dua sumber: dari Matahari selama flare dan lontaran korona, dan dari sinar kosmik yang terjadi selama ledakan supernova atau peristiwa energi tinggi lainnya di galaksi kita dan galaksi lain.

Dalam ilustrasi: interaksi "angin" matahari dan magnetosfer Bumi.

Sinar kosmik merupakan bagian terbesar dari radiasi dalam perjalanan antarplanet. Mereka memperhitungkan bagian radiasi 1,8 mSv per hari. Hanya tiga persen dari eksposur yang diakumulasikan oleh Curiosity from the Sun. Hal ini juga disebabkan oleh fakta bahwa penerbangan berlangsung dalam waktu yang relatif tenang. Kilatan meningkatkan dosis total, dan mendekati 2 mSv per hari.

Puncaknya adalah karena semburan matahari.

Sarana teknis saat ini lebih efektif melawan radiasi matahari yang energinya rendah. Misalnya, dimungkinkan untuk melengkapi kapsul pelindung di mana astronot dapat bersembunyi selama semburan matahari. Namun, bahkan dinding aluminium 30 cm tidak akan melindungi dari sinar kosmik antarbintang. Timbal mungkin akan membantu lebih baik, tetapi ini akan secara signifikan meningkatkan massa kapal, yang berarti biaya peluncuran dan percepatannya.

Mungkin perlu untuk merakit pesawat ruang angkasa antarplanet di orbit di sekitar Bumi - untuk menggantung pelat timah yang berat untuk melindungi dari radiasi. Atau gunakan Bulan untuk perakitan, di mana bobot pesawat ruang angkasa akan lebih rendah.

Cara paling efektif untuk meminimalkan paparan adalah jenis mesin baru yang secara signifikan akan mengurangi waktu penerbangan ke Mars dan kembali. NASA saat ini sedang mengerjakan propulsi listrik surya dan propulsi termal nuklir. Yang pertama secara teori dapat berakselerasi hingga 20 kali lebih cepat daripada mesin kimia modern, tetapi akselerasinya akan sangat lama karena daya dorong yang rendah. Sebuah peralatan dengan mesin seperti itu seharusnya dikirim untuk menarik sebuah asteroid, yang ingin ditangkap oleh NASA dan dipindahkan ke orbit bulan untuk kunjungan selanjutnya oleh para astronot.

Perkembangan yang paling menjanjikan dan menggembirakan dalam mesin jet listrik sedang dilakukan di bawah proyek VASIMR. Tetapi untuk melakukan perjalanan ke Mars, panel surya tidak akan cukup - Anda membutuhkan reaktor.

Sebuah mesin panas nuklir mengembangkan impuls spesifik sekitar tiga kali lebih tinggi daripada jenis roket modern. Esensinya sederhana: reaktor memanaskan gas yang bekerja (asumsi hidrogen) ke suhu tinggi tanpa menggunakan zat pengoksidasi, yang diperlukan untuk roket kimia. Dalam hal ini, batas suhu pemanasan hanya ditentukan oleh bahan dari mana mesin itu sendiri dibuat.

Tetapi kesederhanaan seperti itu juga menyebabkan kesulitan - traksi sangat sulit dikendalikan. NASA berusaha memecahkan masalah ini, tetapi tidak menganggap pengembangan EBT sebagai prioritas.

Penggunaan reaktor nuklir masih menjanjikan di mana sebagian energi dapat digunakan untuk menghasilkan medan elektromagnetik, yang juga akan melindungi pilot dari radiasi kosmik dan radiasi dari reaktor mereka sendiri. Teknologi yang sama akan menguntungkan ekstraksi air di Bulan atau asteroid, yaitu, juga akan merangsang penggunaan ruang angkasa secara komersial.

Meskipun sekarang ini tidak lebih dari penalaran teoretis, ada kemungkinan skema seperti itu akan menjadi kunci untuk tingkat baru eksplorasi tata surya.

Persyaratan tambahan untuk ruang dan sirkuit mikro militer.

Pertama-tama - peningkatan persyaratan untuk keandalan (baik kristal itu sendiri maupun kasing), ketahanan terhadap getaran dan kelebihan beban, kelembaban, kisaran suhu - jauh lebih luas, karena peralatan militer harus bekerja di -40C, dan ketika dipanaskan hingga 100C .

Kemudian - ketahanan terhadap faktor perusak ledakan nuklir - EMP, dosis besar radiasi gamma / neutron seketika. Pengoperasian normal pada saat ledakan mungkin tidak dapat dilakukan, tetapi setidaknya perangkat tidak boleh rusak permanen.

Dan akhirnya - jika microchip adalah untuk ruang - stabilitas parameter karena dosis total radiasi perlahan terakumulasi dan bertahan hidup setelah pertemuan dengan partikel radiasi kosmik bermuatan berat.

Bagaimana radiasi mempengaruhi sirkuit mikro?

Dalam "potongan partikel" radiasi kosmik terdiri dari 90% proton (yaitu ion hidrogen), 7% inti helium (partikel alfa), ~1% atom yang lebih berat dan ~1% elektron. Nah, bintang-bintang (termasuk Matahari), inti galaksi, Bima Sakti - menerangi semuanya dengan berlimpah tidak hanya dengan cahaya tampak, tetapi juga dengan sinar-X dan radiasi gamma. Selama semburan matahari - radiasi dari matahari meningkat 1000-1000000 kali, yang bisa menjadi masalah serius (baik bagi orang-orang di masa depan dan pesawat ruang angkasa saat ini di luar magnetosfer bumi).

Tidak ada neutron dalam radiasi kosmik karena alasan yang jelas - neutron bebas memiliki waktu paruh 611 detik, dan berubah menjadi proton. Bahkan dari matahari, sebuah neutron tidak dapat terbang, kecuali mungkin dengan kecepatan yang sangat relativistik. Sejumlah kecil neutron datang dari bumi, tetapi ini sepele.

Di sekitar bumi ada 2 sabuk partikel bermuatan - yang disebut radiasi: pada ketinggian ~ 4000 km dari proton, dan pada ketinggian ~ 17000 km dari elektron. Partikel di sana bergerak dalam orbit tertutup, ditangkap oleh medan magnet bumi. Ada juga anomali magnetik Brasil - di mana sabuk radiasi internal mendekati bumi, hingga ketinggian 200 km.

Elektron, gamma, dan sinar-x.

Ketika radiasi gamma dan sinar-X (termasuk radiasi sekunder, diperoleh karena tabrakan elektron dengan badan perangkat) melewati sirkuit mikro, muatan mulai secara bertahap menumpuk di gerbang dielektrik transistor, dan karenanya, parameter transistor mulai perlahan berubah - tegangan ambang transistor dan arus bocor. Sirkuit mikro digital sipil biasa dapat berhenti bekerja secara normal setelah 5000 rad (namun, seseorang dapat berhenti bekerja setelah 500-1000 rad).

Selain itu, radiasi gamma dan sinar-x membuat semua sambungan pn di dalam sirkuit mikro bekerja seperti "baterai surya" kecil - dan jika di ruang angkasa biasanya tidak ada radiasi yang cukup untuk sangat mempengaruhi pengoperasian sirkuit mikro, selama ledakan nuklir, aliran radiasi gamma dan sinar-x mungkin sudah cukup untuk mengganggu pengoperasian sirkuit mikro karena efek fotolistrik.

Dalam orbit rendah 300-500 km (tempat orang terbang), dosis tahunan dapat masing-masing 100 rad atau kurang, bahkan dalam 10 tahun, dosis akumulasi akan ditoleransi oleh sirkuit mikro sipil. Tapi di orbit tinggi >1000km, dosis tahunan bisa 10.000-20.000 rad, dan sirkuit mikro biasa akan mendapatkan dosis mematikan dalam hitungan bulan.

Partikel bermuatan berat (HPC) - proton, partikel alfa, dan ion berenergi tinggi

Ini adalah masalah terbesar elektronik luar angkasa - TGCH memiliki energi yang sangat tinggi sehingga mereka "menembus" sirkuit mikro (bersama dengan badan satelit), dan meninggalkan "lingkaran" muatan. Paling-paling, ini dapat menyebabkan kesalahan perangkat lunak (0 menjadi 1 atau sebaliknya - gangguan satu peristiwa, SEU), paling buruk - menyebabkan latchup thyristor (latchup peristiwa tunggal, SEL). Dalam chip yang terkunci, daya korsleting ke ground, arus bisa menjadi sangat tinggi, dan menyebabkan pembakaran chip. Jika Anda punya waktu untuk mematikan daya dan menghubungkannya sebelum membakar, maka semuanya akan berfungsi seperti biasa.

Mungkin inilah yang terjadi dengan Phobos-Grunt - menurut versi resmi, chip memori impor yang tidak tahan radiasi sudah gagal pada orbit kedua, dan ini hanya mungkin karena HTS (menurut total akumulasi dosis radiasi di orbit rendah, chip sipil bisa bekerja untuk waktu yang lama).

Ini adalah kait yang membatasi penggunaan sirkuit mikro terestrial konvensional di ruang angkasa dengan segala macam trik perangkat lunak untuk meningkatkan keandalan.

Apa yang terjadi jika Anda melindungi pesawat ruang angkasa dengan timah?

Dengan sinar kosmik galaksi, partikel dengan energi 3 * 1020 eV terkadang sampai ke kita, mis. 300000000 TeV. Dalam unit yang dapat dipahami manusia, ini sekitar 50J, mis. dalam satu partikel dasar energinya seperti peluru pistol olahraga kaliber kecil.

Ketika partikel seperti itu bertabrakan, misalnya, dengan atom timbal pelindung radiasi, partikel itu hanya akan merobeknya menjadi serpihan. Pecahan juga akan memiliki energi raksasa, dan juga akan menghancurkan semua yang ada di jalurnya. Pada akhirnya - semakin tebal perlindungan elemen berat - semakin banyak fragmen dan radiasi sekunder yang akan kita terima. Timbal dapat sangat melemahkan hanya radiasi yang relatif ringan dari reaktor nuklir terestrial.

Radiasi gamma berenergi tinggi memiliki efek serupa - ia juga mampu merobek atom berat hingga hancur karena reaksi fotonuklir.

Proses yang sedang berlangsung dapat dipertimbangkan dengan menggunakan contoh tabung sinar-x.

Elektron dari katoda terbang menuju anoda logam berat, dan saat bertabrakan dengannya, sinar-X dihasilkan karena bremsstrahlung.

Ketika sebuah elektron dari radiasi kosmik tiba di kapal kami, perlindungan radiasi kami akan berubah menjadi tabung sinar-X alami, di sebelah sirkuit mikro kami yang halus dan bahkan organisme hidup yang lebih halus.

Karena semua masalah ini, perisai radiasi dari unsur-unsur berat, seperti di bumi, tidak digunakan di luar angkasa. Mereka menggunakan perlindungan yang sebagian besar terdiri dari aluminium, hidrogen (dari berbagai polietilen, dll.), karena hanya dapat dipecah menjadi partikel subatom - dan ini jauh lebih sulit, dan perlindungan semacam itu menghasilkan lebih sedikit radiasi sekunder.

Tetapi bagaimanapun juga, tidak ada perlindungan dari TGCH, apalagi - semakin banyak perlindungan - semakin banyak radiasi sekunder dari partikel berenergi tinggi, ketebalan optimal adalah sekitar 2-3 mm aluminium. Hal yang paling sulit adalah kombinasi perlindungan hidrogen, dan elemen yang sedikit lebih berat (yang disebut Graded-Z) - tetapi ini tidak jauh lebih baik daripada perlindungan "hidrogen" murni. Secara umum, radiasi kosmik dapat dilemahkan sekitar 10 kali, dan hanya itu.