Колко опасна е космическата радиация за хората?

2023 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Последно модифициран: 2023-08-25 06:12

Земята е уникална люлка на всичко живо. Защитени от неговата атмосфера и магнитно поле, ние не можем да мислим за радиационни заплахи, освен тези, които създаваме със собствените си ръце. Въпреки това, всички проекти за изследване на космоса - близки и далечни - неизменно се сблъскват с проблема за радиационната безопасност. Космосът е враждебен на живота. Там не ни очакват.

Орбитата на Международната космическа станция е повдигана няколко пъти, а сега височината й е над 400 км. Това беше направено, за да се отдалечи летящата лаборатория от плътните слоеве на атмосферата, където газовите молекули все още доста забележимо забавят полета и станцията губи височина. За да не се коригира орбитата твърде често, би било добре станцията да се вдигне още по-високо, но това не може да стане. Долният (протонен) радиационен пояс започва на около 500 км от Земята. Дълъг полет в някой от радиационните пояси (а те са два) ще бъде пагубен за екипажите.

Космонавт-ликвидатор

Въпреки това не може да се каже, че няма проблем с радиационната безопасност на височината, на която МКС лети в момента. Първо, в южната част на Атлантическия океан има така наречената бразилска, или южноатлантическа, магнитна аномалия. Тук магнитното поле на Земята сякаш увисва и с него долният радиационен пояс се оказва по-близо до повърхността. И МКС все още го докосва, летейки в тази област.

Второ, човекът в космоса е застрашен от галактическа радиация - поток от заредени частици, стичащи от всички посоки и с огромна скорост, генерирани от експлозии на свръхнови или от активността на пулсари, квазари и други аномални звездни тела. Част от тези частици се задържат от магнитното поле на Земята (което е един от факторите за образуването на радиационни пояси), докато другата част губи енергия при сблъсъци с газови молекули в атмосферата.

Нещо достига повърхността на Земята, така че малък радиоактивен фон присъства на нашата планета абсолютно навсякъде. Средно, човек, живеещ на Земята, който не се занимава с източници на радиация, получава доза от 1 милисиверт (mSv) годишно. Астронавт на МКС печели 0,5–0,7 mSv. Ежедневно!

Радиационни колани

Радиационните пояси на Земята са области от магнитосферата, в които се натрупват високоенергийни заредени частици. Вътрешният пояс се състои главно от протони, външният се състои от електрони. През 2012 г. е открит друг пояс от спътника на НАСА, който се намира между двата известни.

„Може да се направи интересно сравнение“, казва Вячеслав Шуршаков, ръководител на отдела за радиационна безопасност на космонавтите в Института по биомедицински проблеми на Руската академия на науките, кандидат на физико-математическите науки. - Допустимата годишна доза за служител на АЕЦ се счита за 20 mSv - 20 пъти повече, отколкото получава обикновен човек. За специалисти по спешни случаи, тези специално обучени хора, максималната годишна доза е 200 mSv. Това вече е 200 пъти повече от обичайната доза и… практически същото количество, което получава астронавт, който е работил на МКС в продължение на една година.

В момента медицината е установила максимална доза, която не може да бъде превишена през живота на човек, за да се избегнат сериозни здравословни проблеми. Това е 1000 mSv, или 1 Sv. Така дори служител на АЕЦ с неговите стандарти може да работи тихо петдесет години, без да се тревожи за нищо.

Астронавтът, от друга страна, ще изчерпи лимита си само за пет години. Но дори и да е летял четири години и да натрупа законните си 800 mSv, той едва ли ще бъде допуснат до нов полет с продължителност една година, защото ще има заплаха от превишаване на лимита.

„Друг фактор за радиационна опасност в космоса, - обяснява Вячеслав Шуршаков, - е активността на Слънцето, особено така наречените протонни емисии. В момента на катапултиране за кратко време астронавт на МКС може да получи допълнителни 30 mSv. Хубаво е, че слънчевите протонни събития се случват рядко – 1–2 пъти в 11-годишен цикъл на слънчева активност. Лошо е, че тези процеси протичат стохастично, в произволен ред и са трудни за прогнозиране.

Не си спомням такова, че да сме предупредени предварително от нашата наука за предстоящото освобождаване. Това обикновено не е така. Дозиметрите на МКС внезапно показват увеличение на фона, ние се обаждаме на специалисти на Слънцето и получаваме потвърждение: да, има аномална активност на нашата звезда. Именно поради такива внезапни слънчеви протонни събития никога не знаем точно каква доза ще донесе астронавтът със себе си от полета."

Луди частици

Радиационните проблеми за екипажите, които отиват на Марс, ще започнат още на Земята. Кораб с тегло 100 тона или повече ще трябва да се ускорява дълго време в ниска земна орбита и част от тази траектория ще премине вътре в радиационните пояси. Това вече не са часове, а дни и седмици. По-нататък - излизайки отвъд магнитосферата и галактическата радиация в първоначалния си вид, много тежки заредени частици, чието въздействие под "чадъра" на земното магнитно поле се усеща малко.

„Проблемът е“, казва Вячеслав Шуршаков, „че ефектът на частиците върху критичните органи на човешкото тяло (например нервната система) днес е малко проучен. Може би радиацията ще накара астронавта да загуби памет, да предизвика необичайни поведенчески реакции и агресия. И е много вероятно тези ефекти да не са свързани с дозата. Докато не бъдат натрупани достатъчно данни за съществуването на живи организми извън магнитното поле на Земята, е много рисковано да се ходи на дълги космически експедиции."

Когато експертите по радиационна безопасност предполагат, че дизайнерите на космически кораби повишават биосигурността, те отговарят на привидно доста рационален въпрос: „Какъв е проблемът? Някой от космонавтите умря ли от лъчева болест? За съжаление, дозите радиация, получени на борда, дори не на звездолетите на бъдещето, а на обикновените МКС, въпреки че се вписват в стандартите, изобщо не са безвредни.

По някаква причина съветските космонавти никога не са се оплаквали от зрението си - очевидно са се страхували за кариерата си, но американските данни ясно показват, че космическото излъчване увеличава риска от катаракта и помътняване на лещата. Кръвните тестове на астронавти показват увеличение на хромозомните аберации в лимфоцитите след всеки космически полет, което се счита за туморен маркер в медицината. Като цяло се стигна до заключението, че получаването на допустима доза от 1 Sv през целия живот съкращава живота средно с три години.

Лунни рискове

Един от "силните" аргументи на привържениците на "лунната конспирация" е твърдението, че преминаването на радиационните пояси и пребиваването на Луната, където няма магнитно поле, би причинило неизбежната смърт на астронавтите от лъчева болест. Американските астронавти наистина трябваше да преминат през радиационните пояси на Земята – протонни и електронни. Но това се случи само за няколко часа и дозите, получени от екипажите на Аполо по време на мисиите, се оказаха значителни, но съпоставими с тези, получени от старите хора на МКС. „Разбира се, американците имаха късмет“, казва Вячеслав Шуршаков, „в края на краищата по време на полетите им не се случи нито едно слънчево протонно събитие. Ако това се случи, астронавтите щяха да получат сублетални дози - не 30 mSv, а 3 Sv.

Намокрете кърпите си

„Ние, специалистите в областта на радиационната безопасност“, казва Вячеслав Шуршаков, „настояваме за засилване на защитата на екипажите. Например на МКС най-уязвими са каютите на космонавтите, където те почиват. Там няма допълнителна маса и само метална стена с дебелина няколко милиметра отделя човек от космоса. Ако намалим тази бариера до водния еквивалент, приет в радиологията, тя е само 1 см вода.

За сравнение: земната атмосфера, под която се крием от радиация, е еквивалентна на 10 m вода. Наскоро предложихме да защитим кабините на астронавтите с допълнителен слой напоени с вода кърпи и салфетки, което значително ще намали ефекта от радиацията. Разработват се лекарства за защита от радиация, въпреки че все още не се използват на МКС.

Може би в бъдеще, използвайки методите на медицината и генното инженерство, ще можем да подобрим човешкото тяло, така че критичните му органи да са по-устойчиви на радиационни фактори. Но във всеки случай, без внимателно внимание на науката към този проблем, човек може да забрави за космическите полети на дълги разстояния."