Hur farlig är kosmisk strålning för människor?

2024 Författare: Seth Attwood | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-16 16:17

Jorden är en unik vagga för allt levande. Skyddad av dess atmosfär och magnetfält kan vi inte tänka på strålningshot, förutom de som vi skapar med våra egna händer. Men alla projekt för utforskning av rymden - nära och fjärran - stöter alltid på problemet med strålsäkerhet. Rymden är livsfientlig. Vi förväntas inte där.

Den internationella rymdstationens omloppsbana har lyfts flera gånger, och nu är dess höjd över 400 km. Detta gjordes för att flytta det flygande laboratoriet bort från atmosfärens täta lager, där gasmolekyler fortfarande ganska märkbart saktar ner flygningen och stationen tappar höjd. För att inte korrigera omloppsbanan för ofta skulle det vara bra att höja stationen ännu högre, men det går inte. Det nedre (proton)strålningsbältet börjar cirka 500 km från jorden. En lång flygning inuti något av strålningsbälten (och det finns två av dem) kommer att vara katastrofalt för besättningarna.

Kosmonaut-likvidator

Ändå kan det inte sägas att det inte finns några strålsäkerhetsproblem på den höjd på vilken ISS för närvarande flyger. För det första, i södra Atlanten finns en så kallad brasiliansk, eller sydatlantisk, magnetisk anomali. Här verkar jordens magnetfält sjunka, och med det visar sig det nedre strålningsbältet vara närmare ytan. Och ISS rör det fortfarande och flyger i det här området.

För det andra är människan i rymden hotad av galaktisk strålning - en ström av laddade partiklar som rusar från alla håll och med en enorm hastighet, genererad av supernovaexplosioner eller av aktiviteten hos pulsarer, kvasarer och andra onormala stjärnkroppar. En del av dessa partiklar hålls kvar av jordens magnetfält (som är en av faktorerna vid bildandet av strålningsbälten), medan den andra delen förlorar energi vid kollisioner med gasmolekyler i atmosfären.

Något når jordens yta, så att en liten radioaktiv bakgrund finns på vår planet absolut överallt. I genomsnitt får en person som bor på jorden som inte hanterar strålningskällor en dos på 1 millisievert (mSv) årligen. En astronaut på ISS tjänar 0,5–0,7 mSv. Dagligen!

Strålningsbälten

Jordens strålningsbälten är områden i magnetosfären där laddade partiklar med hög energi ackumuleras. Det inre bältet består huvudsakligen av protoner, det yttre består av elektroner. 2012 upptäcktes ytterligare ett bälte av NASA-satelliten, som ligger mellan de två kända.

"En intressant jämförelse kan göras", säger Vyacheslav Shurshakov, chef för avdelningen för strålsäkerhet för kosmonauter vid Institutet för biomedicinska problem vid den ryska vetenskapsakademin, kandidat för fysikaliska och matematiska vetenskaper. – Den tillåtna årsdosen för en kärnkraftsanställd anses vara 20 mSv – 20 gånger mer än vad en vanlig person får. För räddningsspecialister, dessa specialutbildade personer, är den maximala årliga dosen 200 mSv. Detta är redan 200 gånger mer än den vanliga dosen och … praktiskt taget samma mängd som en astronaut som har arbetat på ISS i ett år får."

För närvarande har medicinen fastställt en maximal dosgräns som inte kan överskridas under en persons liv för att undvika allvarliga hälsoproblem. Detta är 1000 mSv, eller 1 Sv. Således kan även en NPP-anställd med sina standarder arbeta tyst i femtio år utan att oroa sig för någonting.

Astronauten, å andra sidan, kommer att uttömma sin gräns på bara fem år. Men även efter att ha flugit i fyra år och fått sina lagliga 800 mSv, kommer han knappast att tillåtas på en ny flygning på ett års varaktighet, eftersom det kommer att finnas ett hot om att överskrida gränsen.

En annan faktor för strålningsrisk i rymden, - förklarar Vyacheslav Shurshakov, - är solens aktivitet, särskilt de så kallade protonemissionerna. I ögonblicket för ett utkast, på kort tid, kan en astronaut på ISS ta emot ytterligare 30 mSv. Det är bra att solprotonhändelser sällan inträffar - 1–2 gånger under en 11-årig solaktivitetscykel. Det är dåligt att dessa processer sker stokastiskt, i en slumpmässig ordning, och är svåra att förutsäga.

Jag minns inte att vi skulle ha blivit varnade i förväg av vår vetenskap om den förestående utgivningen. Detta är vanligtvis inte fallet. Dosimetrar på ISS visar plötsligt en ökning i bakgrunden, vi ringer specialister på solen och får bekräftelse: ja, det finns en onormal aktivitet hos vår stjärna. Det är på grund av sådana plötsliga solprotonhändelser som vi aldrig vet exakt vilken dos astronauten kommer att ta med sig från flygningen."

Galna partiklar

Strålningsproblem för besättningar som ska till Mars kommer att börja redan på jorden. Ett fartyg som väger 100 ton eller mer kommer att behöva accelereras under lång tid i låg jordomloppsbana, och en del av denna bana kommer att passera inuti strålningsbälten. Det är inte längre timmar, utan dagar och veckor. Vidare - gå bortom magnetosfären och galaktisk strålning i sin ursprungliga form, många tunga laddade partiklar, vars påverkan under "paraplyet" av jordens magnetfält känns lite.

"Problemet är", säger Vyacheslav Shurshakov, "att effekten av partiklar på kritiska organ i människokroppen (till exempel nervsystemet) har studerats lite idag. Kanske kommer strålning att få astronauten att förlora minne, orsaka onormala beteendereaktioner och aggression. Och det är mycket troligt att dessa effekter inte kommer att vara dosrelaterade. Tills tillräckligt med data har samlats om existensen av levande organismer utanför jordens magnetfält är det mycket riskabelt att åka på långa rymdexpeditioner."

När strålsäkerhetsexperter föreslår att rymdfarkostdesigners ökar biosäkerheten svarar de på en till synes ganska rationell fråga: "Vad är problemet? Dog någon av kosmonauterna av strålningssjuka?" Tyvärr är stråldoserna som tas emot ombord inte ens på framtidens rymdskepp, men den vanliga ISS, även om de passar in i standarderna, är inte alls ofarliga.

Av någon anledning klagade sovjetiska kosmonauter aldrig över sin syn - uppenbarligen var de rädda för sina karriärer, men amerikanska data visar tydligt att kosmisk strålning ökar risken för grå starr och opacitet i linserna. Blodprov av astronauter visar en ökning av kromosomavvikelser i lymfocyter efter varje rymdfärd, vilket anses vara en tumörmarkör inom medicin. Generellt drog man slutsatsen att om man får en tillåten dos på 1 Sv under en livstid förkortar man livet med i genomsnitt tre år.

Lunar risker

Ett av de "starka" argumenten från anhängarna av "månkonspirationen" är påståendet att korsning av strålningsbälten och att befinna sig på månen, där det inte finns något magnetfält, skulle orsaka astronauters oundvikliga död på grund av strålningssjuka. Amerikanska astronauter var verkligen tvungna att korsa jordens strålningsbälten – proton och elektronisk. Men detta hände bara för några timmar, och de doser som Apollo-besättningarna fick under uppdragen visade sig vara betydande, men jämförbara med de som fick av ISS:s gamla tidtagare. "Naturligtvis hade amerikanerna tur", säger Vyacheslav Shurshakov, "det hände trots allt inte en enda solprotonhändelse under deras flygningar. Om detta hände skulle astronauter få subletala doser - inte 30 mSv, utan 3 Sv.

Blöt dina handdukar

"Vi, specialister inom området strålsäkerhet", säger Vyacheslav Shurshakov, "insisterar på att skyddet för besättningarna ska stärkas. Till exempel på ISS är de mest utsatta kosmonauternas hytter, där de vilar. Det finns ingen extra massa där, och bara en metallvägg flera millimeter tjock skiljer en person från yttre rymden. Om vi minskar denna barriär till den vattenekvivalent som accepteras inom radiologi är det bara 1 cm vatten.

Som jämförelse: jordens atmosfär, under vilken vi gömmer oss från strålning, motsvarar 10 m vatten. Vi föreslog nyligen att astronauternas hytter skulle skyddas med ett extra lager av vattendränkta handdukar och servetter, vilket avsevärt skulle minska effekterna av strålning. Läkemedel utvecklas för att skydda mot strålning, även om de ännu inte används på ISS.

Kanske kommer vi i framtiden, med hjälp av metoderna för medicin och genteknik, att kunna förbättra människokroppen så att dess kritiska organ är mer motståndskraftiga mot strålningsfaktorer. Men i alla fall, utan vetenskapens uppmärksamhet på detta problem, kan man glömma långdistansflygningar i rymd."