Cine nu a visat să zboare în spațiu, chiar știind ce este radiația cosmică? Cel puțin zboară pe orbita Pământului sau spre Lună, sau chiar mai bine - mai departe, către un fel de Orion. De fapt, corpul uman este foarte puțin adaptat la astfel de călătorii. Chiar și atunci când zboară pe orbită, astronauții se confruntă cu multe pericole care le amenință sănătatea și uneori viața. Toată lumea s-a uitat la serialul TV cult Star Trek. Unul dintre personajele minunate de acolo a oferit o descriere foarte precisă a unui astfel de fenomen precum radiația cosmică. „Acestea sunt pericole și boli în întuneric și tăcere”, a spus Leonard McCoy, alias Bones, alias Bonesaw. Este foarte greu să fiu mai precis. Radiația cosmică într-o călătorie va face o persoană obosită, slăbită, bolnavă, suferind de depresie.

Sentimente în zbor

Corpul uman nu este adaptat la viața într-un spațiu fără aer, deoarece evoluția nu a inclus astfel de abilități în arsenalul său. S-au scris cărți despre asta, această problemă este studiată în detaliu de medicină, s-au creat în toată lumea centre care studiază problemele medicinei în spațiu, în condiții extreme, la altitudini mari. Desigur, este amuzant să-l urmărești pe astronautul zâmbind pe ecran, în jurul căruia plutesc în aer diverse obiecte. De fapt, expediția sa este mult mai serioasă și plină de consecințe decât pare unui simplu locuitor de pe Pământ, iar aici nu numai radiația cosmică creează probleme.

La cererea jurnaliștilor, astronauților, inginerilor, oamenilor de știință, care au experimentat tot ceea ce se întâmplă cu o persoană în spațiu, au vorbit despre succesiunea diferitelor senzații noi într-un mediu creat artificial străin corpului. Literal la zece secunde după începerea zborului, o persoană nepregătită își pierde cunoștința, deoarece accelerația navei spațiale crește, separând-o de complexul de lansare. O persoană nu simte încă razele cosmice la fel de puternic ca în spațiul cosmic - radiația este absorbită de atmosfera planetei noastre.

Problemă majoră

Dar există și suficiente supraîncărcări: o persoană devine de patru ori mai grea decât propria sa greutate, este literalmente presată pe scaun, este chiar dificil să-și miște brațul. Toată lumea a văzut aceste scaune speciale, de exemplu, în nava spațială Soyuz. Dar nu toată lumea a înțeles de ce astronautul avea o postură atât de ciudată. Cu toate acestea, este necesar deoarece suprasolicitarea trimite aproape tot sângele din corp în jos la picioare, iar creierul rămâne fără aport de sânge, motiv pentru care apare leșinul. Dar scaunul inventat în Uniunea Sovietică ajută la evitarea cel puțin această problemă: o postură cu picioarele ridicate face ca sângele să furnizeze oxigen în toate părțile creierului.

La zece minute după începerea zborului, lipsa gravitației va face ca o persoană să-și piardă aproape simțul echilibrului, orientării și coordonării în spațiu, o persoană poate să nu urmărească nici măcar obiectele în mișcare. Are greață și vărsă. Același lucru poate fi cauzat de razele cosmice - radiația aici este deja mult mai puternică, iar dacă are loc o ejecție de plasmă pe soare, amenințarea la adresa vieții astronauților pe orbită este reală, chiar și pasagerii avioanelor pot suferi în zbor la mare altitudine. . Apar modificări ale vederii, edem și modificări ale retinei, globul ocular este deformat. O persoană devine slabă și nu poate îndeplini sarcinile care îi sunt în fața.

Puzzle-uri

Cu toate acestea, din când în când, oamenii simt, de asemenea, radiații cosmice ridicate pe Pământ; pentru aceasta, nu trebuie să navigheze deloc în întinderile cosmice. Planeta noastră este bombardată constant de raze de origine cosmică, iar oamenii de știință sugerează că atmosfera noastră nu oferă întotdeauna o protecție suficientă. Există multe teorii care înzestrează aceste particule de energie cu o astfel de forță încât limitează semnificativ șansele planetelor pentru apariția vieții pe ele. În multe privințe, natura acestor raze cosmice este încă un mister de nerezolvat pentru oamenii de știință.

Particulele încărcate subatomice din spațiu se mișcă aproape cu viteza luminii, ele au fost deja înregistrate în mod repetat pe sateliți, și chiar pe aceste nuclee de elemente chimice, protoni, electroni, fotoni și neutrini. De asemenea, nu este exclusă prezența particulelor de radiații cosmice - grele și supergrele - în atac. Dacă ar fi posibil să le detectăm, s-ar rezolva o serie întreagă de contradicții în observațiile cosmologice și astronomice.

Atmosfera

Ce ne protejează de radiațiile cosmice? Doar atmosfera noastră. Razele cosmice care amenință moartea tuturor viețuitoarelor se ciocnesc în el și generează fluxuri de alte particule - inofensive, inclusiv muonii, rude mult mai grele ale electronilor. Există încă un pericol potențial, deoarece unele particule ajung la suprafața Pământului și pătrund multe zeci de metri în intestinele acestuia. Nivelul de radiație pe care îl primește orice planetă indică adecvarea sau nepotrivirea acesteia pentru viață. Înaltul pe care razele cosmice îl poartă cu ele este mult mai mare decât radiația de la propria sa stea, deoarece energia protonilor și fotonilor, de exemplu, a Soarelui nostru, este mai mică.

Și cu o viață înaltă este imposibil. Pe Pământ, această doză este controlată de puterea câmpului magnetic al planetei și de grosimea atmosferei, care reduc semnificativ pericolul radiațiilor cosmice. De exemplu, ar putea exista viață pe Marte, dar atmosfera acolo este neglijabilă, nu există un câmp magnetic propriu, ceea ce înseamnă că nu există protecție împotriva razelor cosmice care pătrund în întregul cosmos. Nivelul de radiație pe Marte este uriaș. Iar influența radiațiilor cosmice asupra biosferei planetei este de așa natură încât toată viața de pe ea moare.

Ce este mai important?

Suntem norocoși, avem atât grosimea atmosferei care învăluie Pământul, cât și propriul nostru câmp magnetic suficient de puternic care absoarbe particulele dăunătoare care au ajuns în scoarța terestră. Mă întreb a cui protecție pentru planetă funcționează mai activ - atmosfera sau câmpul magnetic? Cercetătorii experimentează prin crearea unor modele ale planetelor cu sau fără câmp magnetic. Și câmpul magnetic însuși diferă în aceste modele de planete ca putere. Anterior, oamenii de știință erau siguri că este principala protecție împotriva radiațiilor cosmice, deoarece controlează nivelul acesteia la suprafață. S-a constatat însă că cantitatea de expunere determină într-o măsură mai mare grosimea atmosferei care acoperă planeta.

Dacă câmpul magnetic al Pământului este „dezactivat”, doza de radiație se va dubla doar. Acest lucru este mult, dar chiar și pentru noi se va reflecta destul de discret. Și dacă părăsiți câmpul magnetic și eliminați atmosfera la o zecime din cantitatea sa totală, atunci doza va crește fatal - cu două ordine de mărime. Radiațiile cosmice teribile vor ucide totul și pe toți cei de pe Pământ. Soarele nostru este o stea pitică galbenă, în jurul lor planetele sunt considerate principalii concurenți pentru locuință. Acestea sunt stele relativ slabe, sunt multe dintre ele, aproximativ optzeci la sută din numărul total de stele din Universul nostru.

Spațiu și evoluție

Teoreticienii au calculat că astfel de planete care orbitează în jurul piticelor galbene, care se află în zone locuibile, au câmpuri magnetice mult mai slabe. Acest lucru este valabil mai ales pentru așa-numitele super-Pământuri - planete mari stâncoase cu o masă de zece ori mai mare decât Pământul nostru. Astrobiologii erau siguri că câmpurile magnetice slabe reduc semnificativ șansele de locuință. Și acum noi descoperiri sugerează că aceasta nu este o problemă atât de mare pe cât credeau oamenii. Principalul lucru ar fi atmosfera.

Oamenii de știință studiază în mod cuprinzător efectul creșterii radiațiilor asupra organismelor vii existente - animale, precum și asupra diferitelor plante. Cercetarea legată de radiații constă în expunerea acestora la diferite grade de radiații, de la mici la extreme, și apoi în a determina dacă supraviețuiesc și cât de diferit se vor simți dacă supraviețuiesc. Microorganismele, care sunt afectate de radiația în creștere treptată, ne pot arăta cum a avut loc evoluția pe Pământ. Au fost razele cosmice, radiația lor mare care l-au făcut pe viitorul om să coboare de pe palmier și să înceapă să exploreze spațiul. Și niciodată omenirea nu se va mai întoarce în copaci.

Radiații spațiale 2017

La începutul lui septembrie 2017, întreaga noastră planetă era foarte alarmată. Soarele a aruncat brusc tone de materie solară după fuziunea a două grupuri mari de pete întunecate. Și această ejecție a fost însoțită de erupții fulminante de clasa X, care au forțat câmpul magnetic al planetei să funcționeze literalmente pentru uzură. A urmat o mare furtună magnetică, provocând îmbolnăvire la mulți oameni, precum și fenomene naturale excepțional de rare, aproape fără precedent pe Pământ. De exemplu, imagini puternice cu aurora boreală au fost înregistrate lângă Moscova și în Novosibirsk, care nu fuseseră niciodată la aceste latitudini. Cu toate acestea, frumusețea unor astfel de fenomene nu a ascuns consecințele unei erupții solare mortale care a pătruns planeta cu radiații cosmice, care s-au dovedit a fi cu adevărat periculoase.

Puterea sa a fost aproape de maxim, X-9.3, unde litera este clasa (bliț extrem de mare), iar numărul este puterea blițului (din zece posibile). Odată cu această lansare, a existat o amenințare de defecțiune a sistemelor de comunicații spațiale și toate echipamentele aflate pe astronauți au fost forțate să aștepte acest flux de radiații cosmice teribile transportate de razele cosmice într-un adăpost special. Calitatea comunicațiilor în aceste două zile s-a deteriorat semnificativ atât în ​​Europa, cât și în America, exact acolo unde era direcționat fluxul de particule încărcate din spațiu. Cu o zi înainte de momentul în care particulele au ajuns la suprafața Pământului, a fost emis un avertisment despre radiația cosmică, care a sunat pe toate continentele și în fiecare țară.

Puterea soarelui

Energia emisă de lumina noastră în spațiul exterior din jur este cu adevărat enormă. În câteva minute, multe miliarde de megatoni zboară în spațiu, dacă numărați în echivalentul TNT. Omenirea va putea produce atât de multă energie la ritmuri moderne doar într-un milion de ani. Doar o cincime din toată energia emisă de Soare pe secundă. Și acesta este piticul nostru mic și nu prea fierbinte! Dacă îți imaginezi câtă energie distructivă este produsă de alte surse de radiații cosmice, lângă care Soarele nostru va părea un grăunte de nisip aproape invizibil, capul tău se va învârti. Ce binecuvântare că avem un câmp magnetic bun și o atmosferă grozavă care nu ne lasă să murim!

Oamenii sunt expuși acestui pericol în fiecare zi, deoarece radiațiile din spațiu nu se usucă niciodată. De acolo ne vin cea mai mare parte a radiațiilor - din găurile negre și din grupuri de stele. Este capabil să omoare la o doză mare de radiații, iar la o doză mică ne poate transforma în mutanți. Totuși, trebuie să ne amintim și că evoluția pe Pământ a avut loc datorită unor astfel de fluxuri, radiațiile au schimbat structura ADN-ului în starea pe care o observăm astăzi. Dacă rezolvi acest „medicament”, adică dacă radiațiile emise de stele depășesc nivelurile admise, procesele vor fi ireversibile. La urma urmei, dacă creaturile modifică, ele nu se vor întoarce la starea lor inițială, nu există nici un efect invers aici. Prin urmare, nu vom vedea niciodată acele organisme vii care au fost prezente într-o viață nou-născută pe Pământ. Orice organism încearcă să se adapteze la schimbările din mediu. Ori moare, ori se adaptează. Dar nu există întoarcere.

ISS și erupție solară

Când Soarele ne-a trimis salutul cu un flux de particule încărcate, ISS tocmai trecea între Pământ și stea. Protonii de înaltă energie eliberați în timpul exploziei au creat un fundal de radiație absolut nedorit în cadrul stației. Aceste particule străpung absolut orice navă spațială. Cu toate acestea, această radiație a cruțat tehnologia spațială, deoarece impactul a fost puternic, dar prea scurt pentru a-l dezactiva. Cu toate acestea, echipajul s-a ascuns în tot acest timp într-un adăpost special, deoarece corpul uman este mult mai vulnerabil decât tehnologia modernă. Focarul nu a fost unul, au mers într-o serie întreagă, dar totul a început pe 4 septembrie 2017, pentru a zgudui cosmosul cu o ejecție extremă pe 6 septembrie. În ultimii doisprezece ani, un flux mai puternic pe Pământ nu a fost încă observat. Norul de plasmă care a fost aruncat de Soare a depășit Pământul mult mai devreme decât era planificat, ceea ce înseamnă că viteza și puterea curentului au depășit cea așteptată de o dată și jumătate. În consecință, impactul asupra Pământului a fost mult mai puternic decât se aștepta. Timp de douăsprezece ore, norul a fost înaintea tuturor calculelor oamenilor de știință și, în consecință, câmpul magnetic al planetei a fost mai perturbat.

Puterea furtunii magnetice s-a dovedit a fi de patru din cinci posibile, adică de zece ori mai mult decât se aștepta. În Canada, aurorele au fost observate și la latitudinile mijlocii, ca și în Rusia. Furtuna magnetică cu caracter planetar a avut loc pe Pământ. Vă puteți imagina ce se întâmpla în spațiu! Radiația este cel mai important pericol dintre toate cele existente acolo. Protecția împotriva acesteia este necesară imediat, de îndată ce nava spațială părăsește atmosfera superioară și lasă câmpuri magnetice mult mai jos. Fluxuri de particule neîncărcate și încărcate - radiații - pătrund constant în spațiu. Aceleași condiții ne așteaptă pe orice planetă din sistemul solar: nu există câmp magnetic și atmosferă pe planetele noastre.

Tipuri de radiații

În spațiu, radiațiile ionizante sunt considerate cele mai periculoase. Acestea sunt radiațiile gamma și razele X ale Soarelui, acestea sunt particule care zboară după erupțiile solare cromosferice, acestea sunt raze cosmice extragalactice, galactice și solare, vântul solar, protonii și electronii centurilor de radiații, particulele alfa și neutronii. Există, de asemenea, radiații neionizante - aceasta este radiația ultravioletă și infraroșie de la Soare, aceasta este radiația electromagnetică și lumina vizibilă. Nu există niciun pericol mare în ei. Suntem protejați de atmosferă, iar astronautul este protejat de costumul spațial și pielea navei.

Radiațiile ionizante generează probleme ireparabile. Acesta este un efect dăunător asupra tuturor proceselor de viață care au loc în corpul uman. Când o particulă de înaltă energie sau un foton trece printr-o substanță în calea sa, ele formează o pereche de particule încărcate - un ion ca rezultat al interacțiunii cu această substanță. Aceasta afectează chiar și materia neînsuflețită, iar ființele vii reacționează cel mai violent, deoarece organizarea celulelor foarte specializate necesită reînnoire, iar acest proces, atâta timp cât organismul este în viață, are loc dinamic. Și cu cât este mai mare nivelul de dezvoltare evolutivă a organismului, cu atât mai ireversibilă este deteriorarea radiațiilor.

Protecție împotriva radiațiilor

Oamenii de știință caută astfel de fonduri în diverse domenii ale științei moderne, inclusiv farmacologie. Până acum, niciun medicament nu a fost eficient, iar persoanele care au fost expuse la radiații continuă să moară. Experimentele sunt efectuate pe animale atât pe pământ, cât și în spațiu. Singurul lucru care a devenit clar este că orice medicament ar trebui să fie luat de o persoană înainte de începerea iradierii și nu după.

Și având în vedere că toate astfel de medicamente sunt toxice, putem presupune că lupta împotriva efectelor radiațiilor nu a dus încă la o singură victorie. Chiar dacă agenții farmacologici sunt luați la timp, aceștia oferă doar protecție împotriva radiațiilor gamma și a razelor X, dar nu protejează împotriva radiațiilor ionizante de la protoni, particulele alfa și neutronii rapizi.

Toate organismele din momentul apariției lor pe Pământ au existat, s-au dezvoltat și au evoluat sub influența constantă a radiațiilor. Radiația este același fenomen natural ca și vântul, fluxurile și refluxul, ploaia etc.

Fondul de radiații naturale (NRF) a fost prezent pe Pământ în toate etapele formării sale. A trecut cu mult înainte să apară viața și apoi biosfera. Radioactivitatea și radiațiile ionizante care o însoțeau au fost un factor care a influențat starea actuală a biosferei, evoluția Pământului, viața pe Pământ și compoziția elementară a sistemului solar. Orice organism este expus la fondul de radiații caracteristic zonei. Până în anii 1940 s-a datorat a doi factori: dezintegrarea radionuclizilor de origine naturală, localizați atât în ​​habitatul unui anumit organism, cât și în organismul însuși, și razele cosmice.

Sursele de radiatii naturale (naturale) sunt spatiul si radionuclizii naturali continuti in forma naturala si concentratie in toate obiectele biosferei: sol, apa, aer, minerale, organisme vii etc. Oricare dintre obiectele din jurul nostru si pe noi insine in sens absolut cuvintele sunt radioactive.

Populația lumii primește principala doză de radiații din surse naturale de radiații. Cele mai multe dintre ele sunt de așa natură încât este absolut imposibil să se evite radiațiile de la ele. De-a lungul istoriei existenței Pământului, diverse tipuri de radiații pătrund la suprafața pământului din spațiu și provin din substanțe radioactive situate în scoarța terestră. O persoană este expusă la radiații în două moduri. Substanțele radioactive pot fi în afara corpului și îl iradiază din exterior (în acest caz se vorbește despre radiații exterioare) sau pot fi în aerul pe care o persoană îl respiră, în alimente sau apă și ajung în interiorul corpului (această metodă de iradiere este numite interne).

Orice locuitor al Pământului este expus la radiații din surse naturale de radiații. Depinde, parțial, de locul în care locuiesc oamenii.Nivelul de radiații în unele locuri de pe glob, în ​​special acolo unde apar rocile radioactive, este mult mai mare decât media, iar în alte locuri este mai scăzut. Sursele terestre de radiații împreună sunt responsabile pentru cea mai mare parte a expunerii la care o persoană este expusă din cauza radiațiilor naturale. În medie, acestea furnizează mai mult de 5/6 din doza echivalentă anuală efectivă primită de populație, în principal din cauza expunerii interne. Restul este contribuit de razele cosmice, în principal prin iradiere externă.

Fondul de radiație natural este format din radiațiile cosmice (16%) și radiațiile create de radionuclizi împrăștiați în natură conținute în scoarța terestră, aerul de suprafață, sol, apă, plante, produse alimentare, în organismele animale și umane (84%). Fondul de radiație tehnogenă este asociat în principal cu procesarea și mișcarea rocilor, arderea cărbunelui, petrolului, gazului și a altor combustibili fosili, precum și cu testarea armelor nucleare și a energiei nucleare.

Fondul natural de radiații este un factor de mediu integral care are un impact semnificativ asupra vieții umane. Fondul de radiație naturală variază foarte mult în diferite regiuni ale Pământului. Doza echivalentă în corpul uman este în medie de 2 mSv = 0,2 rem. Dezvoltarea evolutivă arată că, în condiții de fundal natural, sunt asigurate condiții optime pentru viața oamenilor, animalelor și plantelor. Prin urmare, atunci când se evaluează pericolul cauzat de radiațiile ionizante, este esențial să se cunoască natura și nivelurile de expunere din diverse surse.

Deoarece radionuclizii, ca orice atom, formează anumiți compuși în natură și, în conformitate cu proprietățile lor chimice, fac parte din anumite minerale, distribuția radionuclizilor naturali în scoarța terestră este neuniformă. Radiația cosmică, așa cum sa menționat mai sus, depinde și de o serie de factori și poate diferi de câteva ori. Astfel, fondul de radiații naturale în diferite locuri ale globului este diferit. Acest lucru este legat de condiționalitatea conceptului de „fond normal de radiații”: cu înălțimea deasupra nivelului mării, fondul crește din cauza radiației cosmice, în locurile în care granitele sau nisipurile bogate în toriu ies la suprafață, fondul de radiație este de asemenea mai mare. , si asa mai departe. Prin urmare, putem vorbi doar despre mediul de fond natural al radiațiilor pentru o anumită zonă, teritoriu, țară etc.

Valoarea medie a dozei efective primite de un locuitor al planetei noastre din surse naturale pe an este 2,4 mSv .

Aproximativ 1/3 din această doză se formează din cauza radiațiilor externe (aproximativ în mod egal din spațiu și din radionuclizi) iar 2/3 se datorează expunerii interne, adică radionuclizi naturali aflați în interiorul corpului nostru. Activitatea specifică medie a unei persoane este de aproximativ 150 Bq/kg. Radiația naturală de fond (expunerea externă) la nivelul mării este în medie de aproximativ 0,09 µSv/h. Aceasta corespunde la aproximativ 10 uR/h.

radiații cosmice este un flux de particule ionizante care cade pe Pământ din spațiul cosmic. Compoziția radiațiilor cosmice include:

Radiația cosmică este formată din trei componente care diferă ca origine:

1) radiația particulelor captate de câmpul magnetic al Pământului;

2) radiația cosmică galactică;

3) radiația corpusculară a Soarelui.

Radiația particulelor încărcate captate de câmpul magnetic al Pământului - la o distanță de 1,2-8 razele Pământului sunt așa-numitele centuri de radiații care conțin protoni cu o energie de 1-500 MeV (în principal 50 MeV), electroni cu o energie de aproximativ 0,1 -0,4 MeV și o cantitate mică de particule alfa.

Compus. Razele cosmice galactice constau în principal din protoni (79%) și particule α (20%), ceea ce reflectă prevalența hidrogenului și a heliului în Univers. Dintre ionii grei, ionii de fier sunt de cea mai mare importanță datorită intensității relativ mari și numărului atomic mare.

Origine. Sursele razelor cosmice galactice sunt erupțiile stelare, exploziile supernovelor, accelerația pulsarilor, exploziile nucleelor ​​galactice etc.

Durata de viață. Durata de viață a particulelor din radiația cosmică este de aproximativ 200 de milioane de ani. Particulele sunt reținute de câmpul magnetic al spațiului interstelar.

Interacțiunea cu atmosfera . Intrând în atmosferă, razele cosmice interacționează cu atomii de azot, oxigen și argon. Ciocnirile particulelor cu electronii apar mai des decât cu nucleele, dar particulele de înaltă energie pierd puțină energie. În ciocnirile cu nucleele, particulele părăsesc aproape întotdeauna fluxul, astfel încât atenuarea radiației primare se datorează aproape în întregime reacțiilor nucleare.

Când protonii se ciocnesc de nuclee, neutronii și protonii sunt scoși din nuclee și au loc reacții de fisiune nucleară. Particulele secundare rezultate au o energie semnificativă și ele induc aceleași reacții nucleare, adică se formează o întreagă cascadă de reacții, se formează un așa-numit duș de aer extins. O particulă primară de înaltă energie poate da naștere unui ploaie care include zece generații succesive de reacții în care se nasc milioane de particule.

Nuclei și nucleoni noi, care alcătuiesc componenta nuclear-activă a radiației, se formează în principal în straturile superioare ale atmosferei. În partea inferioară, fluxul de nuclee și protoni este slăbit semnificativ din cauza coliziunilor nucleare și, în continuare, a pierderilor de ionizare. La nivelul mării, formează doar câteva procente din rata dozei.

Radionuclizi cosmogeni

Ca urmare a reacțiilor nucleare sub influența razelor cosmice în atmosferă și parțial în litosferă, se formează nuclee radioactive. Dintre acestea, cea mai mare contribuție la crearea dozei o au (β-emițători: 3 H (T 1/2 = 12,35 ani), 14 C (T 1/2 = 5730 ani), 22 Na (T 1/ 2 = 2,6 ani), - pătrunderea în corpul uman cu alimente. După cum reiese din datele de mai sus, carbon-14 are cea mai mare contribuție la expunere. Un adult consumă ~ 95 kg de carbon pe an cu alimente.

Radiația solară, constând din radiații electromagnetice până la raze X, protoni și particule alfa;

Tipurile de radiații enumerate sunt primare; ele dispar aproape complet la o înălțime de aproximativ 20 km din cauza interacțiunii cu straturile superioare ale atmosferei. În acest caz, se formează radiația cosmică secundară, care ajunge la suprafața Pământului și afectează biosfera (inclusiv oamenii). Compoziția radiației secundare include neutroni, protoni, mezoni, electroni și fotoni.

Intensitatea radiației cosmice depinde de o serie de factori:

Modificări ale fluxului de radiații galactice,

activitatea soarelui,

latitudine geografică,

Înălțimi deasupra nivelului mării.

În funcție de înălțime, intensitatea radiației cosmice crește brusc.

Radionuclizi ai scoarței terestre.

În scoarța terestră sunt împrăștiați izotopi cu viață lungă (cu un timp de înjumătățire de miliarde de ani), care nu a avut timp să se descompună în timpul existenței planetei noastre. S-au format, probabil, concomitent cu formarea planetelor sistemului solar (izotopi relativ de scurtă durată s-au degradat complet). Acești izotopi sunt numiți substanțe radioactive naturale, ceea ce înseamnă cele care s-au format și sunt reformați constant fără intervenția omului. În descompunere, formează izotopi intermediari, de asemenea radioactivi.

Sursele externe de radiații sunt peste 60 de radionuclizi naturali localizați în biosfera Pământului. Elementele radioactive naturale sunt conținute în cantități relativ mici în toate învelișurile și în nucleul Pământului. De o importanță deosebită pentru oameni sunt elementele radioactive ale biosferei, adică. acea parte a învelișului Pământului (lito-, hidro- și atmosferă) în care se află microorganismele, plantele, animalele și oamenii.

De miliarde de ani a existat un proces constant de descompunere radioactivă a nucleelor ​​instabile ale atomilor. Ca urmare, radioactivitatea totală a materiei Pământului, roci a scăzut treptat. Izotopii cu viață relativ scurtă s-au degradat complet. Se păstrează în principal elemente cu un timp de înjumătățire măsurat în miliarde de ani, precum și produse secundare relativ scurte ale dezintegrarii radioactive, rezultând lanțuri succesive de transformări, așa-numitele familii de elemente radioactive. În scoarța terestră, radionuclizii naturali pot fi mai mult sau mai puțin uniform dispersați sau concentrați sub formă de depozite.

Radionuclizi naturali (naturali). poate fi împărțit în trei grupe:

Radionuclizi aparținând familiilor radioactive (serie),

Alți radionuclizi (care nu aparțin familiilor radioactive) incluși în scoarța terestră în timpul formării planetei,

Radionuclizii s-au format sub acțiunea radiațiilor cosmice.

În timpul formării Pământului, împreună cu nuclizii stabili, radionuclizii au intrat și în compoziția scoarței sale. Majoritatea acestor radionuclizi aparțin așa-numitelor familii (serie) radioactive. Fiecare rând este un lanț de transformări radioactive succesive, atunci când nucleul format în timpul dezintegrarii nucleului părinte se descompune și el, la rândul său, generând din nou un nucleu instabil etc. Începutul unui astfel de lanț este un radionuclid care nu este format din un alt radionuclid, dar este conținut în scoarța terestră și în biosferă încă de la nașterea lor. Acest radionuclid este numit strămoș și întreaga familie (serie) poartă numele lui. În total, există trei strămoși în natură - uraniu-235, uraniu-238 și toriu-232 și, în consecință, trei serii radioactive - două uraniu și toriu. Toate rândurile se termină cu izotopi stabili de plumb.

Toriul are cel mai lung timp de înjumătățire (14 miliarde de ani), așa că a fost păstrat aproape complet de la apariția Pământului. Uraniul-238 s-a degradat într-o mare măsură, marea majoritate a uraniului-235 s-a degradat și întregul izotop al neptuniului-232 s-a degradat. Din acest motiv, în scoarța terestră există mult toriu (de aproape 20 de ori mai mult decât uraniul), iar uraniul-235 este de 140 de ori mai puțin decât uraniul-238. Deoarece strămoșul celei de-a patra familii (neptunium) s-a dezintegrat complet de la acreția Pământului, este aproape absent în roci. Neptuniul se găsește în urme în minereurile de uraniu. Dar originea sa este secundară și se datorează bombardării nucleelor ​​de uraniu-238 de către neutronii de raze cosmice. Acum neptuniul este obținut folosind reacții nucleare artificiale. Pentru ecologist nu are niciun interes.

Aproximativ 0,0003% (după diverse surse 0,00025-0,0004%) din masa scoarței terestre este uraniu. Adică, un metru cub din cel mai comun sol conține în medie 5 grame de uraniu. Există locuri în care această cantitate este de mii de ori mai mare - acestea sunt zăcăminte de uraniu. Un metru cub de apă de mare conține aproximativ 1,5 mg de uraniu. Acest element chimic natural este reprezentat de doi izotopi -238U și 235U, fiecare dintre care strămoșul propriei serii radioactive. Marea majoritate a uraniului natural (99,3%) este uraniu-238. Acest radionuclid este foarte stabil, probabilitatea dezintegrarii sale (și anume, dezintegrarea alfa) este foarte mică. Această probabilitate este caracterizată de un timp de înjumătățire de 4,5 miliarde de ani. Adică, de la formarea planetei noastre, numărul acesteia s-a redus la jumătate. Din aceasta, la rândul său, rezultă că fondul de radiații pe planeta noastră era odinioară mai mare. Lanțuri de transformări radioactive care generează radionuclizi naturali din seria uraniului:

Seria radioactivă include atât radionuclizi cu durată lungă de viață (adică radionuclizi cu un timp de înjumătățire lung), cât și pe cei cu viață scurtă, dar toți radionuclizii din serie există în natură, chiar și cei care se degradează rapid. Acest lucru se datorează faptului că de-a lungul timpului a fost stabilit un echilibru (așa-numitul „echilibru secular”) - rata de dezintegrare a fiecărui radionuclid este egală cu viteza de formare a acestuia.

Există radionuclizi naturali care au intrat în compoziția scoarței terestre în timpul formării planetei și care nu aparțin seriei uraniului sau toriului. Primul este potasiu-40. Conținutul de 40 K în scoarța terestră este de aproximativ 0,00027% (masă), timpul de înjumătățire este de 1,3 miliarde de ani. Nuclidul fiic, calciul-40, este stabil. Potasiul-40 se găsește în cantități semnificative în plante și organismele vii, aducând o contribuție semnificativă la doza internă totală de expunere umană.

Potasiul natural conține trei izotopi: potasiu-39, potasiu-40 și potasiu-41, dintre care doar potasiul-40 este radioactiv. Raportul cantitativ al acestor trei izotopi din natură arată astfel: 93,08%, 0,012% și 6,91%.

Potasiul-40 se descompune în două moduri. Aproximativ 88% dintre atomii săi suferă radiații beta și se transformă în atomi de calciu-40. Restul de 12% dintre atomi, care experimentează captarea K, se transformă în atomi de argon-40. Metoda potasiu-argon pentru determinarea vârstei absolute a rocilor și mineralelor se bazează pe această proprietate a potasiului-40.

Al treilea grup de radionuclizi naturali sunt radionuclizii cosmogeni. Acești radionuclizi sunt formați din radiația cosmică de la nuclizi stabili ca rezultat al reacțiilor nucleare. Acestea includ tritiu, beriliu-7, carbon-14, sodiu-22. De exemplu, reacțiile nucleare de formare a tritiului și carbonului-14 din azot sub acțiunea neutronilor cosmici:

Carbonul ocupă un loc special printre radioizotopii naturali. Carbonul natural este format din doi izotopi stabili, printre care predomină carbonul-12 (98,89%). Restul este reprezentat aproape în întregime de izotopul carbon-13 (1,11%).

Pe lângă izotopii stabili ai carbonului, sunt cunoscuți încă cinci radioactivi. Patru dintre ele (carbon-10, carbon-11, carbon-15 și carbon-16) au timpi de înjumătățire foarte scurt (secunde și fracțiuni de secundă). Al cincilea radioizotop, carbon-14, are un timp de înjumătățire de 5730 de ani.

În natură, concentrația de carbon-14 este extrem de scăzută. De exemplu, în plantele moderne, un atom al acestui izotop reprezintă 109 atomi de carbon-12 și carbon-13. Cu toate acestea, odată cu apariția armelor atomice și a tehnologiei nucleare, carbonul-14 este obținut artificial prin interacțiunea neutronilor lenți cu azotul atmosferic, astfel încât cantitatea sa crește constant.

Există o anumită convenție cu privire la punctul de vedere al fundalului considerat „normal”. Astfel, cu o doză efectivă anuală „medie planetară” per persoană de 2,4 mSv în multe țări, această valoare este de 7-9 mSv/an. Adică, din timpuri imemoriale, milioane de oameni trăiesc în condiții de doze naturale, care sunt de câteva ori mai mari decât media. Studiile medicale și statisticile demografice arată că acest lucru nu le afectează în niciun fel viața, nu are niciun impact negativ asupra sănătății lor și a sănătății urmașilor lor.

Vorbind despre condiționalitatea conceptului de fundal natural „normal”, se poate indica și un număr de locuri de pe planetă în care nivelul radiației naturale depășește media nu numai de câteva ori, ci și de zeci de ori (tabel), zeci și sute de mii de locuitori sunt expuși acestui efect. Și aceasta este și norma, nici nu le afectează în niciun fel sănătatea. Mai mult decât atât, multe zone cu un fond ridicat de radiații au fost de secole locuri de turism de masă (cotorele maritime) și stațiuni recunoscute (Caucazian Mineralnye Vody, Karlovy Vary etc.).

Spațiul este radioactiv. Este pur și simplu imposibil să te ascunzi de radiații. Imaginează-ți că stai în mijlocul unei furtuni de nisip și un vârtej de pietricele mici se învârte constant în jurul tău, ceea ce îți va răni pielea. Așa arată radiația cosmică. Și această radiație face mult rău. Însă problema este că, spre deosebire de pietricele și bucăți de pământ, radiațiile ionizante nu scapă de carnea umană. Trece prin ea ca o ghiulea printr-o clădire. Și această radiație face mult rău.

Săptămâna trecută, oamenii de știință de la Centrul Medical al Universității din Rochester au publicat rezultatele unui studiu care arată că expunerea pe termen lung la radiațiile galactice, la care ar putea fi expuși astronauții care călătoresc pe Marte, poate crește riscul de apariție a bolii Alzheimer.

Citind reportajele presei despre acest studiu, am început să devin curios. Trimitem oameni în spațiu de peste jumătate de secol. Avem ocazia să urmărim o întreagă generație de astronauți - pe măsură ce acești oameni îmbătrânesc și mor. Și monitorizăm constant sănătatea celor care zboară în spațiu astăzi. Lucrări științifice, precum cea efectuată la Universitatea din Rochester, sunt efectuate pe animale de laborator, cum ar fi șoarecii și șobolanii. Sunt concepute pentru a ne ajuta să ne pregătim pentru viitor. Dar ce știm despre trecut? Au afectat radiațiile oamenii care au fost deja în spațiu? Cum îi afectează pe cei aflați pe orbită în acest moment?

Există o diferență cheie între astronauții de astăzi și astronauții viitorului. Diferența este Pământul însuși.

Radiația cosmică galactică, numită uneori radiație cosmică, este tocmai cea care provoacă cea mai mare îngrijorare în rândul cercetătorilor. Este format din particule și fragmente de atomi care ar fi putut proveni din formarea unei supernove. Cea mai mare parte a acestei radiații, aproximativ 90%, constă din protoni scoși din atomii de hidrogen. Aceste particule zboară prin galaxie aproape cu viteza luminii.

Și apoi lovesc Pământul. Planeta noastră are câteva mecanisme de apărare care ne adăpostesc de efectele radiațiilor cosmice. În primul rând, câmpul magnetic al Pământului respinge unele particule și blochează complet unele. Particulele care depășesc această barieră încep să se ciocnească de atomii din atmosfera noastră.

Dacă aruncați un turn mare Lego pe scări, acesta se va sparge în bucăți mici care vor zbura departe de el la fiecare treaptă nouă. Aproximativ același lucru se întâmplă în atmosfera noastră și cu radiația galactică. Particulele se ciocnesc cu atomii și se destramă formând noi particule. Aceste noi particule lovesc din nou ceva și se destramă din nou. Cu fiecare pas ei pierd energie. Particulele încetinesc și slăbesc treptat. Până când se „opresc” la suprafața Pământului, ei nu mai au depozitul puternic de energie galactică pe care îl aveau înainte. Această radiație este mult mai puțin periculoasă. O mică piesă din Lego lovește mult mai slab decât un turn asamblat din ele.

Pentru toți astronauții pe care i-am trimis în spațiu, barierele de protecție ale Pământului au ajutat foarte mult, cel puțin parțial. Francis Cucinotta mi-a spus despre asta. El este directorul științific al programului NASA de studiere a efectelor radiațiilor asupra oamenilor. Acesta este tipul care vă poate spune cât de dăunătoare sunt radiațiile pentru astronauți. Potrivit acestuia, cu excepția zborurilor Apollo către Lună, o persoană este prezentă în spațiu în limitele câmpului magnetic al Pământului. Stația Spațială Internațională, de exemplu, este deasupra atmosferei, dar încă adânc în primul strat de apărare. Astronauții noștri nu sunt pe deplin expuși la radiațiile cosmice.

În plus, sub o asemenea influență, acestea sunt destul de scurte. Cel mai lung zbor în spațiu a durat puțin peste un an. Și acest lucru este important, deoarece daunele cauzate de radiații au un efect cumulativ. Riști mult mai puțin atunci când petreci șase luni pe ISS decât atunci când mergi (până acum în teorie) într-o călătorie de mai mulți ani pe Marte.

Dar ceea ce este interesant și destul de deranjant, mi-a spus Cucinotta, este că, chiar și cu toate aceste mecanisme de apărare, vedem cum radiațiile afectează astronauții.

Un lucru foarte neplăcut este cataracta - modificări ale cristalinului ochiului, determinându-l să devină tulbure. Pentru că mai puțină lumină intră în ochi printr-o lentilă tulbure, persoanele cu cataractă pot vedea mai rău. În 2001, Cucinotta și colegii au revizuit datele dintr-un studiu în curs de desfășurare asupra sănătății astronauților și au ajuns la următoarea concluzie. Astronauții care au fost expuși la o doză mai mare de radiații (pentru că au efectuat mai multe zboruri în spațiu sau din cauza naturii misiunilor lor*) au avut mai multe șanse de a dezvolta cataractă decât cei care au avut o doză mai mică de radiații.

Probabil că există și un risc crescut de cancer, deși este dificil de cuantificat și analizat cu exactitate un astfel de risc. Cert este că nu avem date de la epidemiologi despre ce tip de radiații sunt expuși astronauții. Știm numărul de cazuri de cancer după bombardarea atomică de la Hiroshima și Nagasaki, dar această radiație nu este comparabilă cu radiația galactică. În special, Cucinotta este cel mai preocupat de ionii VHF - particule de mare energie atomice.

Acestea sunt particule foarte grele și se mișcă foarte repede. Pe suprafața Pământului, nu le experimentăm efectele. Ele sunt îndepărtate, încetinite și rupte în bucăți de mecanismele de apărare ale planetei noastre. Cu toate acestea, ionii VHF pot provoca mai multe daune și daune mai variate decât radiațiile cu care radiologii sunt familiarizați. Știm acest lucru deoarece oamenii de știință compară mostre de sânge de la astronauți înainte și după călătoriile în spațiu.

Cucinotta numește asta un control înainte de zbor. Oamenii de știință iau o probă de sânge de la un astronaut înainte de a se lansa pe orbită. Când un astronaut se află în spațiu, oamenii de știință împart sângele pe care îl iau și îl expun la diferite grade de radiații gamma. Este ca radiațiile dăunătoare pe care le întâlnim uneori pe Pământ. Apoi, când astronautul se întoarce, ei compară aceste mostre de sânge cu raze gamma cu ceea ce i s-a întâmplat de fapt în spațiu. „Vedem de două până la trei ori diferența la diferiți astronauți”, mi-a spus Cucinotta.

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

Acest articol este destinat persoanelor peste 18 ani.

Ai deja peste 18 ani?

Radiația cosmică: adevăr sau mit?

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

Din păcate, la fel de puțin se poate spune despre razele care au venit la noi din galaxia noastră numită Calea Lactee. În ciuda faptului că dimensiunea sa depășește 10.000 de ani lumină, orice modificare a câmpului de radiații la un capăt al galaxiei va reveni imediat pentru a bântui celălalt.

Pericolul radiațiilor din spațiu

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

Energia eliberată de razele cosmice afectează în primul rând câmpul magnetic al Pământului. Particulele ionizante încărcate literalmente îl bombardează și provoacă cel mai frumos fenomen atmosferic -. Dar asta nu este tot - particulele radioactive, având în vedere natura lor, sunt capabile să provoace defecțiuni în funcționarea diferitelor componente electronice. Și dacă în ultimul secol acest lucru nu a provocat prea mult disconfort, atunci în timpul nostru este o problemă foarte serioasă, deoarece cele mai importante aspecte ale vieții moderne sunt legate de electricitate.

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

Ce protejează Pământul de radiațiile solare?

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

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

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

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

Astfel, temperatura de pe suprafața Pământului, precum și durata orelor de lumină, depind direct de cât de multă radiație solară absoarbe atmosfera. Aș dori să spun că principala cantitate de energie ajunge încă la suprafața planetei noastre, deoarece învelișul de aer al Pământului servește drept obstacol doar pentru razele infraroșii. Dar razele UV sunt neutralizate doar parțial, ceea ce duce la unele probleme cu pielea la oameni și animale.

Efectul radiației solare asupra corpului uman

Când este expus la razele spectrului infraroșu al radiației solare, efectul termic se manifestă în mod clar. Contribuie la extinderea vaselor de sânge, la stimularea sistemului cardiovascular, activează respirația pielii. Ca urmare, principalele sisteme ale corpului se relaxează, crește producția de endorfine (hormoni ai fericirii), care au efect analgezic și antiinflamator. Căldura afectează și procesele metabolice, activând metabolismul.

Emisia de lumină a radiației solare are un efect fotochimic semnificativ, care activează procese importante în țesuturi. Acest tip de radiație solară permite unei persoane să folosească unul dintre cele mai importante sisteme de atingere din lumea exterioară - viziunea. Aceste cuante ar trebui să le fim recunoscători pentru faptul că vedem totul în culori.

Factori de influență importanți

Radiația solară infraroșie stimulează, de asemenea, activitatea creierului și este responsabilă pentru sănătatea mintală umană. De asemenea, este important ca acest tip special de energie solară să afecteze ritmurile noastre biologice, adică fazele de activitate și somn.

Fără particule de lumină, multe procese vitale ar fi în pericol, ceea ce este plin de dezvoltarea diferitelor boli, inclusiv insomnia și depresia. De asemenea, cu un contact minim cu radiația solară ușoară, capacitatea de lucru a unei persoane este redusă semnificativ, iar majoritatea proceselor din organism încetinesc.

Radiațiile UV sunt destul de utile organismului nostru, deoarece declanșează și procese imunologice, adică stimulează apărarea organismului. De asemenea, este necesar pentru producerea de porfirit - un analog al clorofilei vegetale în pielea noastră. Totuși, un exces de raze UV ​​poate provoca arsuri, așa că este foarte important să știi cum să te protejezi corespunzător de acest lucru în perioada de maximă activitate solară.

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

07.12.2016

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

Instrumentul RAD este format din trei plachete solide de siliciu care acționează ca un detector. În plus, are un cristal de iodură de cesiu, care este folosit ca scintilator. RAD este setat să privească zenitul în timpul aterizării și să captureze câmpul la 65 de grade.

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

Doza echivalentă de expunere la radiații absorbite este de 2 ori mai mare decât doza ISS.

Un zbor de șase luni către Marte este aproximativ echivalent cu un an petrecut pe orbita apropiată a Pământului. Având în vedere că durata totală a expediției ar trebui să fie de aproximativ 500 de zile, perspectivele nu sunt optimiste.

Pentru o persoană, radiația acumulată de 1 Sievert crește riscul de cancer cu 5%. NASA le permite astronauților săi să acumuleze un risc de cel mult 3%, sau 0,6 Sievert, de-a lungul carierei lor.

Speranța de viață a astronauților este mai mică decât media din țările lor. Cel puțin un sfert din decese se datorează cancerului.

Din cei 112 cosmonauți ruși care au zburat, 28 nu mai sunt printre noi. Cinci persoane au murit: Yuri Gagarin - pe un luptător, Vladimir Komarov, Georgy Dobrovolsky, Vladislav Volkov și Viktor Patsaev - la întoarcerea de pe orbită pe Pământ. Vasily Lazarev a murit din cauza otrăvirii cu alcool de calitate scăzută.

Dintre ceilalți 22 de cuceritori ai oceanului stelar, pentru nouă cauza morții a fost oncologia. Anatoly Levchenko (47), Yuri Artyukhin (68), Lev Demin (72), Vladimir Vasyutin (50), Ghennady Strekalov (64), Ghenady Sarafanov (63), Konstantin Feoktistov (83), Vitali Sevastyanov (75) au murit de cancer ). Cauza oficială a morții unui alt cosmonaut care a murit de cancer nu a fost dezvăluită. Pentru zborurile în afara Pământului, sunt selectate cele mai sănătoase, cele mai puternice.

Deci, nouă decese cauzate de cancer din 22 de cosmonauți reprezintă 40,9%. Acum să trecem la statistici similare pentru întreaga țară. Anul trecut, 1.768.500 de ruși au părăsit această lume (date Rosstat). În același timp, 173,2 mii au murit din cauze externe (accidente de transport, intoxicații cu alcool, sinucideri, crime). Rămâne 1 milion 595 mii 300. Câți cetățeni au fost distruși de oncologie? Răspuns: 265,1 mii de persoane. Sau 16,6%. Comparați: 40,9 și 16,6%. Se pare că cetățenii obișnuiți mor de cancer de 2,5 ori mai rar decât astronauții.

Nu există informații similare pentru corpul de astronauți din SUA. Dar chiar și datele fragmentare mărturisesc: oncologia îi tușește și pe observatorii stelelor americani. Iată o listă incompletă a victimelor unei boli groaznice: John Swigert Jr. - cancer de măduvă osoasă, Donald Slayton - cancer de creier, Charles Wich - cancer de creier, David Walker - cancer, Alan Shepard - leucemie, George Lowe - cancer de colon, Ronald Paris - tumoare cerebrală pe creier.

În timpul unui zbor către orbita Pământului, fiecare membru al echipajului primește o asemenea expunere ca și cum ar fi fost examinat de 150-400 de ori într-o cameră cu raze X.

Ținând cont de faptul că doza zilnică pe ISS este de până la 1 mSv (doza anuală admisă pentru o persoană de pe pământ), perioada maximă de ședere a astronauților pe orbită este limitată la aproximativ 600 de zile pentru întreaga lor carieră.

Pe Marte însuși, radiația ar trebui să fie de aproximativ două ori mai mică decât în ​​spațiu, datorită atmosferei și suspensiei de praf din acesta, adică să corespundă nivelului ISS, dar indicatorii exacti nu au fost încă publicati. Indicatorii RAD în zilele furtunilor de praf vor fi interesanți - să aflăm cât de bun este praful marțian un bun scut de radiații.

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

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

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

Razele cosmice alcătuiesc cea mai mare parte a radiațiilor în călătoriile interplanetare. Acestea reprezintă o cotă de radiație de 1,8 mSv pe zi. Doar trei procente din expunere este acumulată de Curiozitatea de la Soare. Acest lucru se datorează și faptului că zborul a avut loc într-o perioadă relativ liniștită. Clipurile cresc doza totală și se apropie de 2 mSv pe zi.

Vârfurile se datorează erupțiilor solare.

Mijloacele tehnice actuale sunt mai eficiente împotriva radiațiilor solare, care au energie scăzută. De exemplu, este posibilă echiparea unei capsule de protecție unde astronauții se pot ascunde în timpul erupțiilor solare. Cu toate acestea, chiar și pereții de aluminiu de 30 cm nu vor proteja împotriva razelor cosmice interstelare. Plumbul ar ajuta probabil mai bine, dar acest lucru va crește semnificativ masa navei, ceea ce înseamnă costul lansării și accelerației acesteia.

Poate fi necesară asamblarea unei nave spațiale interplanetare pe orbită în jurul Pământului - să atârne plăci grele de plumb pentru a proteja împotriva radiațiilor. Sau folosiți Luna pentru asamblare, unde greutatea navei spațiale va fi mai mică.

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

Cele mai promițătoare și încurajatoare dezvoltări ale motoarelor electrice cu reacție sunt realizate în cadrul proiectului VASIMR. Dar pentru a călători pe Marte, panourile solare nu vor fi suficiente - aveți nevoie de un reactor.

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

Dar o astfel de simplitate provoacă și dificultăți - tracțiunea este foarte greu de controlat. NASA încearcă să rezolve această problemă, dar nu consideră dezvoltarea NRE o prioritate.

Utilizarea unui reactor nuclear este încă promițătoare, deoarece o parte din energie ar putea fi folosită pentru a genera un câmp electromagnetic, care ar proteja suplimentar piloții atât de radiațiile cosmice, cât și de radiațiile din propriul reactor. Aceeași tehnologie ar face profitabilă extracția apei de pe Lună sau asteroizi, adică ar stimula suplimentar utilizarea comercială a spațiului.

Deși acum acesta nu este altceva decât raționament teoretic, este posibil ca o astfel de schemă să devină cheia unui nou nivel de explorare a sistemului solar.

Cerințe suplimentare pentru microcircuite spațiale și militare.

În primul rând - cerințe crescute pentru fiabilitate (atât cristalul în sine, cât și carcasa), rezistența la vibrații și suprasarcini, umiditate, interval de temperatură - mult mai larg, deoarece echipamentele militare ar trebui să funcționeze la -40C și atunci când sunt încălzite la 100C .

Apoi - rezistența la factorii dăunători ai unei explozii nucleare - EMP, o doză mare instantanee de radiații gamma / neutroni. Funcționarea normală în momentul exploziei poate să nu fie posibilă, dar cel puțin dispozitivul nu ar trebui să fie deteriorat ireversibil.

Și în cele din urmă - dacă microcipul este pentru spațiu - stabilitatea parametrilor pe măsură ce doza totală de radiație se acumulează încet și supraviețuirea după o întâlnire cu particule grele încărcate de radiații cosmice.

Cum afectează radiațiile microcircuitele?

În „bucăți de particule”, radiația cosmică constă din 90% protoni (adică ioni de hidrogen), 7% nuclee de heliu (particule alfa), ~1% atomi mai grei și ~1% electroni. Ei bine, stelele (inclusiv Soarele), nucleele galaxiilor, Calea Lactee - luminează totul din abundență nu numai cu lumină vizibilă, ci și cu raze X și radiații gamma. În timpul erupțiilor solare - radiația de la soare crește de 1000-1000000 de ori, ceea ce poate fi o problemă serioasă (atât pentru oamenii viitorului, cât și pentru navele spațiale actuale din afara magnetosferei terestre).

Nu există neutroni în radiația cosmică din motivul evident - neutronii liberi au un timp de înjumătățire de 611 secunde și se transformă în protoni. Chiar și de la soare, un neutron nu poate zbura, decât poate cu o viteză foarte relativistă. Un număr mic de neutroni sosesc de pe pământ, dar acestea sunt fleacuri.

În jurul pământului există 2 centuri de particule încărcate - așa-numita radiație: la o altitudine de ~ 4000 km de protoni și la o altitudine de ~ 17000 km de electroni. Particulele de acolo se mișcă pe orbite închise, captate de câmpul magnetic al pământului. Există și anomalia magnetică braziliană - unde centura internă de radiații se apropie de pământ, până la o înălțime de 200 km.

Electroni, gama și raze X.

Când radiația gamma și cu raze X (inclusiv cea secundară, obținută din cauza ciocnirii electronilor cu corpul dispozitivului) trece prin microcircuit, o sarcină începe să se acumuleze treptat în dielectricul de poartă a tranzistoarelor și, în consecință, parametrii tranzistorilor încep să se schimbe lent - tensiunea de prag a tranzistorilor și curentul de scurgere. Un microcircuit digital civil obișnuit poate înceta să funcționeze în mod normal după 5000 rad (cu toate acestea, o persoană poate înceta să lucreze după 500-1000 rad).

În plus, radiațiile gamma și cu raze X fac ca toate joncțiunile pn din interiorul microcircuitului să funcționeze ca mici „bateriilor solare” - și dacă în spațiu există de obicei radiații insuficiente pentru a afecta foarte mult funcționarea microcircuitului, în timpul unei explozii nucleare, fluxul de radiațiile gamma și cu raze X pot fi deja suficiente pentru a perturba funcționarea microcircuitului din cauza efectului fotoelectric.

Pe o orbită joasă de 300-500 km (unde zboară oamenii), doza anuală poate fi de 100 rad sau mai puțin, respectiv, chiar și în 10 ani, doza acumulată va fi tolerată de microcircuite civile. Dar pe orbite înalte >1000 km, doza anuală poate fi de 10000-20000 rad, iar microcircuitele obișnuite vor câștiga o doză letală în câteva luni.

Particule grele încărcate (HPC) - protoni, particule alfa și ioni de înaltă energie

Aceasta este cea mai mare problemă a electronicii spațiale - TGCH au o energie atât de mare încât „perforează” microcircuitul (împreună cu corpul satelitului) și lasă în urmă o „buclă” de încărcare. În cel mai bun caz, aceasta poate duce la o eroare software (0 devine 1 sau invers - deranjare cu un singur eveniment, SEU), în cel mai rău caz - poate duce la blocarea tiristorului (latchup cu un singur eveniment, SEL). Într-un cip blocat, puterea este scurtcircuitată la masă, curentul poate crește foarte mult și poate duce la arderea cipului. Dacă aveți timp să opriți alimentarea și să o conectați înainte de a arde, atunci totul va funcționa ca de obicei.

Poate că asta s-a întâmplat exact cu Phobos-Grunt - conform versiunii oficiale, cipurile de memorie importate nerezistente la radiații au eșuat deja pe a doua orbită, iar acest lucru este posibil doar datorită HTS (în funcție de doza totală de radiație acumulată în orbita joasă, un cip civil ar putea funcționa mult timp).

Blocarea este cea care limitează utilizarea microcircuitelor terestre convenționale în spațiu cu tot felul de trucuri software pentru a crește fiabilitatea.

Ce se întâmplă dacă protejezi nava spațială cu plumb?

Cu razele cosmice galactice, particulele cu o energie de 3 * 1020 eV ajung uneori la noi, adică. 300000000 TeV. În unitățile înțelese de om, aceasta este de aproximativ 50J, adică într-o particulă elementară energia este ca cea a unui glonț de pistol sport de calibru mic.

Când o astfel de particulă se ciocnește, de exemplu, cu un atom de plumb de protecție împotriva radiațiilor, pur și simplu o rupe în bucăți. Cioburile vor avea, de asemenea, o energie gigantică și, de asemenea, vor rupe totul în cale. În cele din urmă - cu cât protecția elementelor grele este mai groasă - cu atât vom primi mai multe fragmente și radiații secundare. Plumbul poate atenua foarte mult doar radiațiile relativ ușoare de la reactoarele nucleare terestre.

Radiația gamma de înaltă energie are un efect similar - este, de asemenea, capabilă să rupă atomii grei în bucăți datorită unei reacții fotonucleare.

Procesele în curs pot fi luate în considerare folosind exemplul unui tub cu raze X.

Electronii din catod zboară către anodul de metal greu și, la coliziunea cu acesta, sunt generate raze X din cauza bremsstrahlung-ului.

Când un electron de la radiația cosmică ajunge la nava noastră, protecția noastră împotriva radiațiilor se va transforma într-un tub natural de raze X, lângă microcircuitele noastre delicate și chiar și organismele vii mai delicate.

Din cauza tuturor acestor probleme, protecția împotriva radiațiilor împotriva elementelor grele, ca pe pământ, nu este folosită în spațiu. Ei folosesc protecție constând în principal din aluminiu, hidrogen (din diverse polietilene etc.), deoarece poate fi spart doar în particule subatomice - și acest lucru este mult mai dificil, iar o astfel de protecție generează mai puține radiații secundare.

Dar, în orice caz, nu există protecție împotriva TGCH, în plus - cu cât mai multă protecție - cu atât radiația secundară de la particulele de înaltă energie, grosimea optimă este de aproximativ 2-3 mm de aluminiu. Cel mai dificil lucru este combinația dintre protecția hidrogenului și elementele puțin mai grele (așa-numitele Graded-Z) - dar aceasta nu este cu mult mai bună decât protecția pur „hidrogen”. În general, radiația cosmică poate fi atenuată de aproximativ 10 ori și atât.