حتى لو كانت الرحلات الجوية بين الكواكب حقيقة واقعة، يقول العلماء بشكل متزايد أن المزيد والمزيد من المخاطر تنتظر جسم الإنسان من وجهة نظر بيولوجية بحتة. يصف الخبراء أحد المخاطر الرئيسية مساحة صعبةإشعاع. على الكواكب الأخرى، على سبيل المثال، على المريخ، سيكون هذا الإشعاع من شأنه أن يسرع بشكل كبير ظهور مرض الزهايمر.
يقول كيري أوبانيون، طبيب علم الأعصاب من جامعة هارفارد: "يشكل الإشعاع الكوني تهديدًا كبيرًا جدًا لرواد الفضاء في المستقبل. لقد تم الاعتراف منذ فترة طويلة باحتمال أن يؤدي التعرض للإشعاع الكوني إلى مشاكل صحية مثل السرطان". مركز طبيفي جامعة روتشستر. "لقد أثبتت تجاربنا أيضًا بشكل موثوق أن الإشعاع القوي يؤدي أيضًا إلى تسارع التغيرات في الدماغ المرتبطة بمرض الزهايمر."
وفقا للعلماء، فإن الفضاء الخارجي بأكمله يتخلل حرفيا بالإشعاع، في حين أن الغلاف الجوي السميك للأرض يحمي كوكبنا منه. يمكن للمشاركين في الرحلات الجوية القصيرة المدى إلى محطة الفضاء الدولية أن يشعروا بالفعل بآثار الإشعاع، على الرغم من أنهم رسميًا في مدار منخفض، حيث القبة الواقية جاذبية الأرضلا يزال يعمل. ينشط الإشعاع بشكل خاص في تلك اللحظات التي تحدث فيها التوهجات على الشمس مع انبعاثات لاحقة من جزيئات الإشعاع.
ويقول العلماء أن وكالة ناسا تعمل بالفعل بشكل وثيق على ذلك مقاربات مختلفةالمتعلقة بحماية الإنسان من الإشعاع الكوني. بدأت وكالة الفضاء بتمويل "أبحاث الإشعاع" لأول مرة منذ 25 عامًا. حاليًا، يرتبط جزء كبير من المبادرات في هذا المجال بالبحث حول كيفية حماية رواد الفضاء المستقبليين من الإشعاع القاسي على الكوكب الأحمر، حيث لا توجد قبة جوية مثل الأرض.
الخبراء يتحدثون بالفعل جدا احتمال كبيرأن الإشعاع المريخي يثير السرطان. وهناك كميات أكبر من الإشعاع بالقرب من الكويكبات. ودعونا نذكركم أن ناسا تخطط لإرسال مهمة إلى كويكب بمشاركة بشرية عام 2021، وإلى المريخ في موعد أقصاه 2035. قد تستغرق الرحلة إلى المريخ والعودة، مع قضاء بعض الوقت هناك، حوالي ثلاث سنوات.
ووفقا لوكالة ناسا، فقد ثبت ذلك الآن الإشعاع الكونيبالإضافة إلى السرطان، فإنه يثير أيضًا أمراض القلب والأوعية الدموية والعضلات الهيكلية والغدد الصماء. الآن حدد خبراء من روتشستر ناقلًا آخر للخطر: فقد وجدت الأبحاث أن الجرعات العالية من الإشعاع الكوني تثير الأمراض المرتبطة بالتنكس العصبي، على وجه الخصوص، فهي تنشط العمليات التي تساهم في تطور مرض الزهايمر. كما درس الخبراء كيفية تأثير الإشعاع الكوني على الجهاز العصبي المركزي للإنسان.
استنادا إلى التجارب، أثبت الخبراء أن الجسيمات المشعة في الفضاء تحتوي في بنيتها على نوى ذرات الحديد التي تتمتع بقدرة اختراق هائلة. ولهذا السبب يصعب بشكل مدهش الدفاع ضدهم.
وعلى الأرض، أجرى الباحثون عمليات محاكاة للإشعاع الكوني في مختبر بروكهافن الوطني الأمريكي في لونغ آيلاند، حيث يوجد مسرع خاص للجسيمات. ومن خلال التجارب، حدد الباحثون الإطار الزمني الذي يحدث خلاله المرض ويتقدم. ومع ذلك، أجرى الباحثون حتى الآن تجارب على فئران المختبر، حيث قاموا بتعريضها لجرعات من الإشعاع مماثلة لتلك التي قد يتلقاها الإنسان أثناء الرحلة إلى المريخ. وبعد التجارب، عانت جميع الفئران تقريبًا من اضطرابات في عمل الجهاز المعرفي للدماغ. ولوحظت أيضًا اضطرابات في عمل الجهاز القلبي الوعائي. تم تحديد بؤر تراكم بيتا أميلويد، وهو بروتين يعد علامة أكيدة على الإصابة بمرض الزهايمر الوشيك، في الدماغ.
ويقول العلماء إنهم لا يعرفون بعد كيفية مكافحة الإشعاع الفضائي، لكنهم واثقون من أن الإشعاع عامل يستحق الاهتمام الأكثر جدية عند التخطيط للرحلات الفضائية المستقبلية.
ولاية تامبوف الإقليمية مؤسسة تعليمية
مدرسة شاملة– مدرسة داخلية مع التدريب الأولي على الطيران
سميت على اسم M. M. Raskova
مقال
"الإشعاع الكوني"
أكملها: طالب من 103 فصيلة
كراسنوسلوبودتسيف أليكسي
رئيس: بيليفان ف.س.
تامبوف 2008
1 المقدمة.
2. ما هو الإشعاع الكوني.
3. كيف ينشأ الإشعاع الكوني.
4. تأثير الإشعاع الكوني على الإنسان والبيئة.
5. وسائل الحماية من الإشعاع الكوني.
6. تكوين الكون.
7. الخاتمة.
8. الببليوغرافيا.
1. مقدمة
لن يبقى الإنسان على الأرض إلى الأبد
ولكن في السعي وراء الضوء والفضاء،
في البداية سوف يخترق ما بعده بشكل خجول
الجو، ثم قهر كل شيء
الفضاء المحيطي.
ك. تسيولكوفسكي
القرن الحادي والعشرون هو قرن تكنولوجيا النانو والسرعات الهائلة. تتدفق حياتنا بلا انقطاع وحتمًا، وكل واحد منا يسعى جاهداً لمواكبة العصر. مشاكل، مشاكل، البحث عن حلول، تدفق هائل للمعلومات من جميع الجوانب... كيف تتعامل مع كل هذا، كيف تجد مكانك في الحياة؟
فلنحاول أن نتوقف ونفكر..
يقول علماء النفس أن الإنسان يستطيع أن ينظر إلى ثلاثة أشياء إلى ما لا نهاية: النار، والماء، والسماء المرصعة بالنجوم. في الواقع، السماء جذبت الإنسان دائمًا. إنه جميل بشكل مذهل عند شروق الشمس وغروبها، ويبدو أزرقًا وعميقًا إلى ما لا نهاية أثناء النهار. وبالنظر إلى السحب التي لا وزن لها والتي تحلق بجانبك، ومشاهدة رحلة الطيور، فأنت تريد الابتعاد عن الصخب اليومي، وترتفع إلى السماء وتشعر بحرية الطيران. والسماء المرصعة بالنجوم ليلة مظلمة... كم هي غامضة وجميلة بشكل لا يمكن تفسيره! وكم أريد أن أرفع حجاب الغموض. في مثل هذه اللحظات، تشعر وكأنك جسيم صغير من مساحة ضخمة ومخيفة ولكن لا تقاوم، والتي تسمى الكون.
ما هو الكون؟ كيف حدث ذلك؟ ماذا يخفي في نفسه، ما الذي أعده لنا: "عقل عالمي" وإجابات على أسئلة عديدة أو موت البشرية؟
تنشأ الأسئلة في دفق لا نهاية له.
الفضاء... يبدو الأمر بعيد المنال بالنسبة لشخص عادي. ولكن، مع ذلك، فإن تأثيره على الإنسان ثابت. وبشكل عام، كان الفضاء الخارجي هو الذي وفر الظروف على الأرض التي أدت إلى ظهور الحياة بالشكل الذي اعتدنا عليه، ومن هنا ظهور الإنسان نفسه. لا يزال تأثير الفضاء محسوسًا إلى حد كبير اليوم. "جسيمات الكون" تصل إلينا عبرها طبقة حاميةالجو ولها تأثير على صحة الإنسان، وصحته، والعمليات التي تحدث في جسمه. هذا بالنسبة لنا نحن الذين نعيش على الأرض، ولكن ماذا يمكننا أن نقول عن أولئك الذين يستكشفون الفضاء الخارجي.
لقد كان يهمني هذا السؤال: ما هو الإشعاع الكوني وما تأثيره على الإنسان؟
أنا أدرس في مدرسة داخلية مع تدريب أولي على الطيران. يأتي إلينا الأولاد الذين يحلمون بغزو السماء. وقد اتخذوا بالفعل الخطوة الأولى نحو تحقيق حلمهم، حيث تركوا جدران منزلهم وقرروا القدوم إلى هذه المدرسة، حيث يدرسون أساسيات الطيران، وتصميم الطائرات، حيث تتاح لهم الفرصة كل يوم للتواصل مع الأشخاص الذين صعدوا إلى السماء بشكل متكرر. وحتى لو كانت هذه مجرد طائرات في الوقت الحالي، فلا يمكنها التغلب على الجاذبية بشكل كامل. ولكن هذه ليست سوى الخطوة الأولى. القدر و مسار الحياةيبدأ كل شخص بخطوة صغيرة خجولة وغير مؤكدة من طفل. من يدري، ربما يقوم أحدهم بالخطوة الثانية، الثالثة... ويسيطر على الفضاء الطائراتوسوف يرتفع إلى النجوم في مساحات الكون اللامحدودة.
ولذلك، فإن هذه القضية ذات صلة تماما ومثيرة للاهتمام بالنسبة لنا.
2. ما هو الإشعاع الكوني؟
تم اكتشاف وجود الأشعة الكونية في بداية القرن العشرين. في عام 1912، قام الفيزيائي الأسترالي دبليو هيس بتسلق جبل منطادلاحظت أن تفريغ المكشاف الكهربائي على ارتفاعات عالية يحدث بشكل أسرع بكثير منه عند مستوى سطح البحر. أصبح من الواضح أن تأين الهواء، الذي أدى إلى إزالة التفريغ من المكشاف الكهربائي، كان من أصل خارج كوكب الأرض. كان ميليكان أول من وضع هذا الافتراض، وهو الذي أعطى هذه الظاهرة اسمها الحديث - الإشعاع الكوني.
لقد ثبت الآن أن الإشعاع الكوني الأولي يتكون من جسيمات مستقرة عالية الطاقة تطير في معظمها اتجاهات مختلفة. شدة الإشعاع الكوني في المنطقة النظام الشمسيمتوسطات 2-4 جزيئات لكل 1 سم 2 لكل 1 ثانية. إنها تتكون من:
- البروتونات – 91%
- جسيمات ألفا – 6.6%
- نواة العناصر الأثقل الأخرى - أقل من 1٪
- الإلكترونات – 1.5%
- الأشعة السينية وأشعة جاما ذات الأصل الكوني
- اشعاع شمسي.
وتتفاعل الجسيمات الكونية الأولية التي تطير من الفضاء الخارجي مع نوى الذرات الموجودة في الطبقات العليا من الغلاف الجوي وتشكل ما يسمى بالأشعة الكونية الثانوية. تبلغ شدة الأشعة الكونية بالقرب من القطبين المغناطيسيين للأرض حوالي 1.5 مرة أكبر منها عند خط الاستواء.
ويبلغ متوسط طاقة الجسيمات الكونية حوالي 10 4 ميغا إلكترون فولت، وطاقة الجسيمات الفردية 10 12 ميغا إلكترون فولت وأكثر.
3. كيف ينشأ الإشعاع الكوني؟
بواسطة الأفكار الحديثةالمصدر الرئيسي للإشعاع الكوني عالي الطاقة هو انفجارات السوبرنوفا. قدمت البيانات الواردة من تلسكوب الأشعة السينية المداري التابع لوكالة ناسا دليلاً جديدًا على أن الكثير من الإشعاع الكوني الذي يقصف الأرض باستمرار يأتي من موجة صدمة تنتشر من انفجار سوبر نوفا تم تسجيله في عام 1572. بناءً على ملاحظات مرصد شاندرا للأشعة السينية، تستمر بقايا المستعر الأعظم في التسارع بسرعات تزيد عن 10 ملايين كيلومتر في الساعة، مما يؤدي إلى إنتاج موجتين صادمتين مصحوبتين بإطلاق هائل الأشعة السينية. وعلاوة على ذلك، موجة واحدة
يتحرك نحو الخارج إلى الغاز بين النجوم، والثانية
إلى الداخل، باتجاه المركز النجم السابق. بامكانك ايضا
يجادل بأن نسبة كبيرة من الطاقة
"داخلي" هزة أرضيةيذهب إلى تسريع نوى الذرة إلى سرعات قريبة من الضوء.
تأتي إلينا جزيئات الطاقة العالية من المجرات الأخرى. يمكنهم تحقيق مثل هذه الطاقات من خلال التسارع في المجالات المغناطيسية غير المتجانسة للكون.
وبطبيعة الحال، فإن مصدر الإشعاع الكوني هو أيضا النجم الأقرب إلينا - الشمس. تبعث الشمس بشكل دوري (أثناء التوهجات) أشعة كونية شمسية، والتي تتكون أساسًا من البروتونات وجسيمات ألفا ذات الطاقة المنخفضة.
4. تأثير الإشعاع الكوني على الإنسان
والبيئة
وأظهرت نتائج دراسة أجراها باحثون في جامعة صوفيا أنتيبوليس في نيس، أن الإشعاع الكوني لعب دورا حاسما في نشوء الحياة البيولوجية على الأرض. من المعروف منذ زمن طويل أن الأحماض الأمينية يمكن أن توجد في شكلين - أعسر وأيسر. ومع ذلك، على الأرض، على أساس كل شيء الكائنات البيولوجيةتطورت بشكل طبيعي، ولم يتم العثور إلا على الأحماض الأمينية اليسرى. وبحسب العاملين في الجامعة، ينبغي البحث عن السبب في الفضاء. ما يسمى بالإشعاع الكوني المستقطب دائريًا دمر الأحماض الأمينية اليمنى. الضوء المستقطب دائريًا هو شكل من أشكال الإشعاع المستقطب بواسطة المجالات الكهرومغناطيسية الكونية. وينتج هذا الإشعاع عندما تصطف جزيئات الغبار بين النجوم على طول خطوط المجال المغناطيسي التي تتخلل الفضاء المحيط بأكمله. يمثل الضوء المستقطب دائريًا 17% من إجمالي الإشعاع الكوني في أي مكان في الفضاء. اعتمادًا على اتجاه الاستقطاب، يقوم هذا الضوء بتكسير أحد أنواع الأحماض الأمينية بشكل انتقائي، وهو ما تؤكده التجربة ونتائج دراسة اثنين من النيازك.
الإشعاع الكوني هو أحد مصادر الإشعاع المؤين على الأرض.
طبيعي إشعاع الخلفيةبسبب الإشعاع الكوني عند مستوى سطح البحر هو 0.32 ملي سيفرت سنويًا (3.4 ميكرومتر في الساعة). ويشكل الإشعاع الكوني 1/6 فقط من الجرعة المكافئة السنوية الفعالة التي يتلقاها السكان. تختلف مستويات الإشعاع باختلاف المناطق. وبالتالي فإن القطبين الشمالي والجنوبي أكثر عرضة للأشعة الكونية من المنطقة الاستوائية، وذلك بسبب وجود مجال مغناطيسي بالقرب من الأرض يعمل على انحراف الجسيمات المشحونة. بالإضافة إلى ذلك، كلما كنت أعلى من سطح الأرض، كلما زادت كثافة الإشعاع الكوني. وبالتالي، فإن العيش في المناطق الجبلية واستخدام وسائل النقل الجوي باستمرار، يجعلنا نتعرض لخطر إضافي للتعرض. ويتلقى الأشخاص الذين يعيشون على ارتفاع يزيد عن 2000 متر فوق مستوى سطح البحر جرعة فعالة مكافئة من الأشعة الكونية أكبر بعدة مرات من أولئك الذين يعيشون على مستوى سطح البحر. عند الصعود من ارتفاع 4000 م ( أقصى ارتفاعإقامة الأشخاص) حتى 12000 متر (الحد الأقصى لارتفاع رحلة نقل الركاب)، يزداد مستوى التعرض بمقدار 25 مرة. وخلال رحلة جوية مدتها 7.5 ساعة على متن طائرة تقليدية ذات محرك توربيني، تبلغ جرعة الإشعاع المتلقاة حوالي 50 ميكروسيفرت. إجمالاً، من خلال استخدام النقل الجوي، يتلقى سكان الأرض جرعة إشعاعية تبلغ حوالي 10000 مان سيفرت سنويًا، وهو متوسط نصيب الفرد في العالم حوالي 1 ميكروسيفرت سنويًا، وفي أمريكا الشمالية حوالي 10 ميكروسيفرت.
تؤثر الإشعاعات المؤينة سلباً على صحة الإنسان، فهي تعطل الوظائف الحيوية للكائنات الحية:
· يتمتع بقدرة اختراق كبيرة، فهو يدمر خلايا الجسم الأكثر انقسامًا: نخاع العظم، الجهاز الهضمي، إلخ.
· يسبب تغيرات على مستوى الجينات مما يؤدي فيما بعد إلى حدوث طفرات وحدوث أمراض وراثية.
يسبب انقساماً مكثفاً للخلايا السرطانية الخبيثة مما يؤدي إلى ظهورها أمراض السرطان.
· يؤدي إلى تغيرات في الجهاز العصبي ووظيفة القلب.
· يتم تثبيط الوظيفة الجنسية.
· يسبب ضعف البصر.
يؤثر الإشعاع الصادر من الفضاء أيضًا على رؤية طياري الخطوط الجوية. تمت دراسة ظروف الرؤية لدى 445 رجلاً تتراوح أعمارهم بين 50 عامًا تقريبًا، منهم 79 طيارًا. أظهرت الإحصائيات أن خطر الإصابة بإعتام عدسة العين في نواة العدسة بالنسبة للطيارين المحترفين أعلى بثلاث مرات من خطر إصابة ممثلي المهن الأخرى، بل وأكثر من ذلك بالنسبة لرواد الفضاء.
الإشعاع الكوني هو أحد العوامل غير المواتيةلجسم رواد الفضاء، والتي تتزايد أهميتها باستمرار مع زيادة مدى ومدة الرحلات الجوية. عندما يجد الإنسان نفسه خارج الغلاف الجوي للأرض، حيث يكون قصف الأشعة المجرية، وكذلك الأشعة الكونية الشمسية، أقوى بكثير: يمكن لحوالي 5 آلاف أيون أن يندفع عبر جسده في ثانية واحدة، وهو قادر على تدمير الروابط الكيميائية في الجسم و مما تسبب في سلسلة من الجسيمات الثانوية. تعود خطورة التعرض للإشعاعات المؤينة بجرعات منخفضة إلى زيادة خطر الإصابة بالسرطان والأمراض الوراثية. الخطر الأكبر من الأشعة بين المجرات يأتي من الجسيمات الثقيلة المشحونة.
واستنادا إلى البحوث الطبية الحيوية والمستويات المقدرة للإشعاع الموجود في الفضاء، تم تحديد الجرعات الإشعاعية القصوى المسموح بها لرواد الفضاء. وهي 980 ريم للقدمين والكاحلين واليدين، و700 ريم للجلد، و200 ريم للأعضاء المكونة للدم، و200 ريم للعيون. وأظهرت النتائج التجريبية أنه في ظروف انعدام الوزن يزداد تأثير الإشعاع. وإذا تم تأكيد هذه البيانات، فمن المرجح أن يكون خطر الإشعاع الكوني على البشر أكبر مما كان يعتقد في الأصل.
يمكن للأشعة الكونية أن تؤثر على الطقس ومناخ الأرض. لقد أثبت خبراء الأرصاد الجوية البريطانيون أن الطقس الغائم يُلاحظ خلال فترات نشاط الأشعة الكونية الأكبر. النقطة المهمة هي أنه عندما الجسيمات الكونيةتنفجر في الغلاف الجوي، وتولد "زخات" واسعة من الجزيئات المشحونة والمحايدة، والتي يمكن أن تؤدي إلى نمو القطرات في السحب وزيادة الغيوم.
ووفقا لبحث أجراه معهد الفيزياء الشمسية والأرضية، لوحظ حاليا ارتفاع غير عادي النشاط الشمسي، والتي لا تعرف أسبابها. التوهج الشمسي هو إطلاق طاقة مماثلة لانفجار عدة آلاف من القنابل الهيدروجينية. خلال تفشي قوي بشكل خاص الاشعاع الكهرومغناطيسيوعند وصوله إلى الأرض، يغير المجال المغناطيسي للكوكب - كما لو أنه يهزه، مما يؤثر على صحة الأشخاص الذين لديهم حساسية من الطقس. وهؤلاء، بحسب منظمة الصحة العالمية، يشكلون 15% من سكان العالم. أيضًا، مع النشاط الشمسي العالي، تبدأ النباتات الدقيقة في التكاثر بشكل أكثر كثافة وتزداد قابلية الشخص للإصابة بالعديد من الأمراض المعدية. وهكذا فإن أوبئة الأنفلونزا تبدأ قبل 2.3 سنة من الحد الأقصى للنشاط الشمسي أو بعد 2.3 سنة.
وهكذا نرى أنه حتى جزء صغير من الإشعاع الكوني الذي يصل إلينا عبر الغلاف الجوي يمكن أن يكون له تأثير ملحوظ على جسم الإنسان وصحته وعلى العمليات التي تحدث في الغلاف الجوي. تشير إحدى فرضيات أصل الحياة على الأرض إلى أن الجسيمات الكونية تلعب دورًا مهمًا في العمليات البيولوجية والكيميائية على كوكبنا.
5. وسائل الحماية من الإشعاع الكوني
قضايا الاختراق
رجل في الفضاء - نوع من المحاكمة
حجر نضج علومنا.
الأكاديمي ن. سيساكيان.
على الرغم من أن إشعاع الكون ربما يكون قد أدى إلى نشأة الحياة وظهور الإنسان، إلا أنه مدمر للإنسان نفسه في شكله النقي.
تقتصر مساحة معيشة الإنسان على مساحة صغيرة جدًا
المسافات - هذه هي الأرض وعلى بعد عدة كيلومترات فوق سطحها. وبعد ذلك – الفضاء "المعادي".
ولكن بما أن الإنسان لا يتوقف عن محاولة اختراق اتساع الكون، بل يتقنه بشكل مكثف أكثر فأكثر، فقد نشأت الحاجة إلى الإبداع أموال معينةالحماية من التأثير السلبي للفضاء. وهذا له أهمية خاصة لرواد الفضاء.
وخلافا للاعتقاد الشائع، ليس المجال المغناطيسي للأرض هو الذي يحمينا من هجوم الأشعة الكونية، بل طبقة سميكة من الغلاف الجوي، حيث يوجد كيلوغرام من الهواء لكل سم 2 من السطح. لذلك، عند الطيران في الغلاف الجوي، يتغلب البروتون الكوني، في المتوسط، على 1/14 فقط من ارتفاعه. رواد الفضاء محرومون من مثل هذه القشرة الواقية.
كما تظهر الحسابات، من المستحيل تقليل خطر الإصابة الإشعاعية إلى الصفر أثناء الرحلات الفضائية. ولكن يمكنك التقليل من ذلك. وهنا الشيء الأكثر أهمية هو الحماية السلبية للمركبة الفضائية، أي جدرانها.
لتقليل مخاطر أحمال الجرعة من شمسيالأشعة الكونيةويجب أن لا يقل سمكها عن 3-4 سم بالنسبة للسبائك الخفيفة ويمكن أن يكون البلاستيك بديلاً للمعادن. على سبيل المثال، مادة البولي إيثيلين، وهي نفس المادة التي تُصنع منها أكياس التسوق العادية، تمنع الأشعة الكونية بنسبة 20% أكثر من الألومنيوم. البولي إيثيلين المقوى أقوى بعشر مرات من الألومنيوم وفي نفس الوقت أخف من "المعدن المجنح".
مع الحماية من الأشعة الكونية المجرية، امتلاك طاقات عملاقة، كل شيء أكثر تعقيدًا. يتم اقتراح عدة طرق لحماية رواد الفضاء منهم. يمكنك إنشاء طبقة من المادة الواقية حول السفينةيشبه الغلاف الجوي للأرض. على سبيل المثال، إذا كنت تستخدم الماء، وهو أمر ضروري في أي حال، فستحتاج إلى طبقة بسماكة 5 م، وفي هذه الحالة، ستقترب كتلة خزان المياه من 500 طن، وهو كثير. يمكنك أيضًا استخدام الإيثيلين - صلبوالتي لا تتطلب الدبابات. ولكن حتى ذلك الحين فإن الكتلة المطلوبة ستكون 400 طن على الأقل ويمكن استخدام الهيدروجين السائل. إنه يحجب الأشعة الكونية 2.5 مرة أفضل من الألومنيوم. صحيح أن حاويات الوقود ستكون ضخمة وثقيلة.
تم اقتراحه مخطط آخر لحماية الناس في المدار، والذي يمكن تسميته الدائرة المغناطيسية. يتم التأثير على جسيم مشحون يتحرك عبر مجال مغناطيسي بواسطة قوة موجهة بشكل عمودي على اتجاه الحركة (قوة لورنتز). اعتمادًا على تكوين خطوط المجال، يمكن للجسيم أن ينحرف في أي اتجاه تقريبًا أو يدخل في مدار دائري، حيث سيدور إلى أجل غير مسمى. لإنشاء مثل هذا المجال، ستكون هناك حاجة إلى مغناطيسات تعتمد على الموصلية الفائقة. سيكون لمثل هذا النظام كتلة تبلغ 9 أطنان، وهو أخف بكثير من حماية المواد، لكنه لا يزال ثقيلا.
ويقترح مؤيدو فكرة أخرى شحن المركبة الفضائية بالكهرباء، إذا كان جهد الجلد الخارجي 2109 فولت، فستكون السفينة قادرة على عكس جميع بروتونات الأشعة الكونية بطاقة تصل إلى 2 جيجا إلكترون فولت. لكن المجال الكهربائي سيمتد إلى مسافة عشرات الآلاف من الكيلومترات، وستقوم المركبة الفضائية بجذب الإلكترونات من هذا الحجم الضخم. سوف تصطدم بالقشرة بطاقة تبلغ 2 GeV وتتصرف بنفس طريقة الأشعة الكونية.
يجب أن تكون "ملابس" المشي في الفضاء لرواد الفضاء خارج المركبة الفضائية بمثابة نظام إنقاذ كامل:
· يجب تهيئة الجو اللازم للتنفس والحفاظ على الضغط.
· يجب التأكد من إزالة الحرارة المتولدة عن جسم الإنسان؛
· يجب أن يحمي من الحرارة الزائدة إذا كان الإنسان في الجانب المشمس، ومن التبريد إذا كان في الظل. والفرق بينهما أكثر من 100 درجة مئوية؛
· الحماية من العمى الناتج عن الإشعاع الشمسي.
· الحماية من المواد النيزكية؛
· يجب أن يسمح بحرية الحركة.
بدأ تطوير بدلة الفضاء في عام 1959. هناك العديد من التعديلات على بدلات الفضاء؛ فهي تتغير وتتحسن باستمرار، وذلك بشكل أساسي من خلال استخدام مواد جديدة أكثر تقدمًا.
بدلة الفضاء هي جهاز معقد ومكلف، ومن السهل فهم ذلك إذا تعرفت على المتطلبات المقدمة، على سبيل المثال، بدلة الفضاء لرواد الفضاء أبولو. يجب أن تحمي هذه البدلة الفضائية رائد الفضاء من العوامل التالية:
هيكل بدلة الفضاء شبه الصلبة (للفضاء)
كانت البدلة الفضائية الأولى للسير في الفضاء، التي استخدمها أ. ليونوف، صلبة وصلبة، وتزن حوالي 100 كجم، لكن المعاصرين اعتبروها معجزة حقيقية للتكنولوجيا و"آلة أكثر تعقيدًا من السيارة".
وبالتالي فإن جميع المقترحات الخاصة بحماية رواد الفضاء من الأشعة الكونية ليست موثوقة.
6. تعليم الكون
لنكون صادقين، نحن لا نريد أن نعرف فقط
كيفية تنظيمها، ولكن أيضًا، إن أمكن، لتحقيق الهدف
طوباوية وجريئة في المظهر - افهم السبب
الطبيعة هي هكذا. هذا هو
عنصر بروميثيان للإبداع العلمي.
أ. أينشتاين.
لذا فإن الإشعاع الكوني يأتي إلينا من مساحات الكون اللامحدودة. كيف تشكل الكون نفسه؟
وكان أينشتاين هو من توصل إلى النظرية التي على أساسها تم طرح فرضيات حدوثها. هناك عدة فرضيات حول تكوين الكون. في علم الكونيات الحديث، النظريتان الأكثر شعبية هما نظرية الانفجار الكبير ونظرية التضخم.
تعتمد النماذج الحديثة للكون على النظرية النسبية العامة لآينشتاين. معادلة أينشتاين للجاذبية ليس لها حل واحد، بل عدة حلول، وهو ما يفسر وجود العديد من النماذج الكونية.
تم تطوير النموذج الأول بواسطة أ. أينشتاين في عام 1917. لقد رفض افتراضات نيوتن حول مطلقية ولانهاية المكان والزمان. وفقًا لهذا النموذج، فإن الفضاء العالمي متجانس ومتناحي الخواص، والمادة فيه موزعة بالتساوي، ويتم تعويض جاذبية الكتلة بالتنافر الكوني العالمي. إن وجود الكون لا نهائي، والفضاء لا حدود له، ولكنه محدود. الكون في النموذج الكونيأينشتاين ثابت، لانهائي في الزمان، ولا حدود له في المكان.
في عام 1922، عالم الرياضيات والجيوفيزياء الروسي أ. تخلص فريدمان من فرضية الثبات وحصل على حل لمعادلة أينشتاين، التي تصف الكون بالفضاء "المتوسع". في عام 1927، قدم رئيس الدير والعالم البلجيكي ج. ليميتر، بناءً على الملاحظات الفلكية، هذا المفهوم بداية الكون كحالة فائقة الكثافةوولادة الكون باسم الانفجار الكبير. في عام 1929، اكتشف عالم الفلك الأمريكي إي. بي. هابل أن جميع المجرات تتحرك بعيدًا عنا، وبسرعة تزيد بما يتناسب مع المسافة - يتوسع نظام المجرات. يعتبر توسع الكون حقيقة مثبتة علميا. وفقا لحسابات J. Lemaitre، كان نصف قطر الكون في حالته الأصلية 10 -12 سم، وهو ما
قريبة في الحجم من نصف قطر الإلكترون، و
وكانت الكثافة 1096 جم/سم3. من
في حالته الأولية، تحول الكون إلى التوسع نتيجة لذلك .الانفجار العظيم . اقترح ذلك تلميذ أ.أ.فريدمان ج.أ.غاموف وكانت درجة حرارة المادة بعد الانفجار مرتفعة وتنخفض مع تمدد الكون. أظهرت حساباته أن الكون في تطوره يمر بمراحل معينة يتم خلالها تكوين العناصر الكيميائيةوالهياكل.
عصر الهادرون(الجزيئات الثقيلة التي تدخل في تفاعلات قوية). مدة العصر 0.0001 ثانية، درجة الحرارة 10 12 درجة كلفن، الكثافة 10 14 جم/سم3. في نهاية العصر، يحدث فناء الجسيمات والجسيمات المضادة، ولكن يبقى عدد معين من البروتونات والهايبرونات والميزونات.
عصر اللبتونات(جزيئات الضوء تدخل في التفاعل الكهرومغناطيسي). مدة العصر 10 ث، درجة الحرارة 10 10 درجة كلفن، الكثافة 10 4 جم/سم3. الدور الرئيسي تلعبه جزيئات الضوء التي تشارك في التفاعلات بين البروتونات والنيوترونات.
عصر الفوتون.المدة 1 مليون سنة. الجزء الأكبر من الكتلة - طاقة الكون - يأتي من الفوتونات. بحلول نهاية العصر، تنخفض درجة الحرارة من 10 10 إلى 3000 درجة كلفن، والكثافة - من 10 4 جم / سم 3 إلى 1021 جم / سم 3. يلعب الإشعاع الدور الرئيسي، والذي في نهاية العصر يتم فصله عن المادة.
عصر النجوميحدث بعد مليون سنة من ولادة الكون. خلال العصر النجمي، تبدأ عملية تكوين النجوم الأولية والمجرات الأولية.
ثم تتكشف صورة عظيمة لتشكيل هيكل Metagalaxy.
فرضية أخرى هي النموذج التضخمي للكون، الذي يأخذ بعين الاعتبار خلق الكون. ترتبط فكرة الخلق ب علم الكونيات الكم. يصف هذا النموذج تطور الكون بدءًا من اللحظة 10 -45 ثانية بعد بدء التوسع.
وفقا لهذه الفرضية، فإن التطور الكوني في الكون المبكر يمر بعدد من المراحل. بداية الكونيتم تعريفه من قبل علماء الفيزياء النظرية على أنه حالة الجاذبية الكمومية الفائقة حيث يبلغ نصف قطر الكون 10 -50 سم(للمقارنة: حجم الذرة محدد بـ 10-8 سم، والحجم النواة الذرية 10-13 سم). الأحداث الرئيسية في بداية الكون وقعت في فترة زمنية صغيرة لا تذكر من 10-45 ثانية إلى 10-30 ثانية.
مرحلة التضخم. نتيجة للقفزة الكمية، انتقل الكون إلى حالة من الفراغ المثار وفي غياب المادة والإشعاع بشكل مكثف موسعة وفقا للقانون الأسي. خلال هذه الفترة، تم إنشاء المكان والزمان للكون نفسه. خلال فترة المرحلة التضخمية التي استمرت 10 -34 ثانية، تضخم الكون من أحجام كمية صغيرة بشكل لا يمكن تصوره (10 -33) إلى أحجام كمية كبيرة بشكل لا يمكن تصوره (10 1000000) سم، وهو أكبر بعدة مرات من حجم الكون المرئي. 10 28 سم هذه الفترة الأولية بأكملها في الكون لم تكن هناك مادة ولا إشعاع.
الانتقال من مرحلة التضخم إلى مرحلة الفوتون.تفككت حالة الفراغ الزائف، وذهبت الطاقة المنطلقة إلى ولادة الجسيمات الثقيلة والجسيمات المضادة، والتي أعطت بعد الإبادة وميضًا قويًا من الإشعاع (الضوء) الذي أضاء الفضاء.
مرحلة فصل المادة عن الإشعاع: المادة المتبقية بعد الفناء أصبحت شفافة للإشعاع، واختفى الاتصال بين المادة والإشعاع. يشكل الإشعاع المنفصل عن المادة حداثة خلفية بقاياهي ظاهرة متبقية من الإشعاع الأولي الذي نشأ بعد الانفجار في بداية تكوين الكون. في مزيد من التطويركان الكون يتحرك في الاتجاه من أبسط حالة متجانسة إلى خلق المزيد والمزيد الهياكل المعقدة– الذرات (ذرات الهيدروجين في البداية)، المجرات، النجوم، الكواكب، تخليق العناصر الثقيلة في أحشاء النجوم، بما في ذلك العناصر الضرورية لخلق الحياة، وظهور الحياة، ولتاج الخليقة، الإنسان.
الفرق بين مراحل تطور الكون في النموذج التضخمي ونموذج الانفجار الكبيروهذا ينطبق فقط على المرحلة الأولية التي تبلغ حوالي 10 إلى 30 ثانية، ومن ثم لا توجد اختلافات جوهرية بين هذه النماذج. الاختلافات في تفسير آليات التطور الكوني المرتبطة بالمواقف الأيديولوجية .
الأول كان مشكلة بداية ونهاية وجود الكونالذي يتناقض الاعتراف به مع التصريحات المادية حول الخلود وعدم الخلق وعدم القدرة على التدمير وما إلى ذلك في الزمان والمكان.
في عام 1965، أثبت الفيزيائيان النظريان الأمريكيان بنروز وس. هوكينج نظرية مفادها أنه في أي نموذج للكون مع التوسع يجب أن يكون هناك بالضرورة تفرد - انقطاع في الخطوط الزمنية في الماضي، والذي يمكن فهمه على أنه بداية الزمن . وينطبق الشيء نفسه على الموقف عندما يتم استبدال التوسع بالضغط - فسيكون هناك انقطاع في الخطوط الزمنية في المستقبل - نهاية الزمن. علاوة على ذلك، يتم تفسير النقطة التي بدأ فيها الضغط على أنها نهاية الزمن - الصرف العظيم، الذي لا تتدفق إليه المجرات فحسب، بل أيضًا "أحداث" ماضي الكون بأكمله.
والمشكلة الثانية تتعلق بخلق العالم من العدم.يستنتج أ.أ.فريدمان رياضيًا لحظة بداية تمدد الفضاء بحجم صفر، ويتحدث في كتابه الشهير “العالم كالمكان والزمان” الصادر عام 1923 عن إمكانية “خلق العالم من العدم”. " جرت محاولة لحل مشكلة ظهور كل شيء من لا شيء في الثمانينيات من قبل الفيزيائي الأمريكي أ. جوت و الفيزيائي السوفيتيأ. ليند. تنقسم طاقة الكون المحفوظة إلى أجزاء جاذبية وغير جاذبية، ولها علامات مختلفة. ومن ثم فإن الطاقة الإجمالية للكون ستكون صفرًا.
تكمن الصعوبة الكبرى التي يواجهها العلماء في تفسير أسباب التطور الكوني. هناك مفهومان رئيسيان يفسران تطور الكون: مفهوم التنظيم الذاتي ومفهوم الخلق.
بالنسبة لمفهوم التنظيم الذاتي، فإن الكون المادي هو الواقع الوحيد، ولا يوجد أي واقع آخر غيره. في هذه الحالة، يوصف التطور على النحو التالي: هناك ترتيب تلقائي للأنظمة في اتجاه تشكيل هياكل متزايدة التعقيد. الفوضى الديناميكية تخلق النظام. لا يوجد هدف للتطور الكوني.
وفي إطار مفهوم الخلق، أي الخلق، فإن تطور الكون يرتبط بتنفيذ برنامج يحدده الواقع. ترتيب عاليمن العالم المادي . ويلفت أنصار نظرية الخلق الانتباه إلى وجود تطور موجه من الأنظمة البسيطة إلى الأنظمة الأكثر تعقيدًا وكثافة المعلومات، والتي تم خلالها خلق الظروف الملائمة لنشوء الحياة والإنسان. إن وجود الكون الذي نعيش فيه يعتمد على القيم العددية للثوابت الفيزيائية الأساسية - ثابت بلانكوالجاذبية الثابتة، الخ. القيم العدديةتحدد هذه الثوابت السمات الرئيسية للكون، وأحجام الذرات والكواكب والنجوم وكثافة المادة وعمر الكون. ومن هذا نستنتج أن الهيكل الماديالكون مبرمج وموجه نحو ظهور الحياة. الهدف الأخيرالتطور الكوني - ظهور الإنسان في الكون وفق خطط الخالق.
مشكلة أخرى لم يتم حلها هي مصير الكون في المستقبل. هل ستستمر في التوسع إلى أجل غير مسمى أم ستنعكس هذه العملية بعد مرور بعض الوقت وتبدأ مرحلة الضغط؟ يمكن الاختيار بين هذه السيناريوهات إذا كانت هناك بيانات عن الكتلة الإجمالية للمادة في الكون (أو متوسط كثافتها)، وهي ليست كافية بعد.
إذا كانت كثافة الطاقة في الكون منخفضة، فسوف يتوسع إلى الأبد ويبرد تدريجيًا. إذا كانت كثافة الطاقة أكبر من معينة قيمة حرجة، ثم سيتم استبدال مرحلة التوسيع بمرحلة الضغط. سوف يتقلص حجم الكون ويسخن.
نموذج التضخمتوقع أن كثافة الطاقة يجب أن تكون حرجة. ومع ذلك، أشارت الملاحظات الفيزيائية الفلكية التي أجريت قبل عام 1998 إلى أن كثافة الطاقة كانت حوالي 30% من القيمة الحرجة. لكن اكتشافات العقود الأخيرة مكنت من "العثور" على الطاقة المفقودة. لقد ثبت أن الفراغ له طاقة موجبة (تسمى الطاقة المظلمة) ، ويتم توزيعها بالتساوي في الفضاء (مما يثبت مرة أخرى أنه لا توجد جسيمات "غير مرئية" في الفراغ).
اليوم، هناك خيارات أكثر بكثير للإجابة على السؤال حول مستقبل الكون، وهي تعتمد بشكل كبير على النظرية الصحيحة التي تشرح الطاقة الخفية. ولكن يمكننا أن نقول بشكل لا لبس فيه أن أحفادنا سوف يرون العالممختلف تمامًا عني وعنك.
هناك شكوك معقولة جدًا أنه بالإضافة إلى الأشياء التي نراها في الكون، هناك أيضًا كمية كبيرةمخفية، ولكن لها أيضًا كتلة، وهذه "الكتلة المظلمة" يمكن أن تكون أكبر بعشر مرات أو أكثر من الكتلة المرئية.
باختصار، يمكن عرض خصائص الكون بهذا الشكل.
عمر: 13.7 مليار سنة
حجم الجزء المرئي من الكون:
13.7 مليار سنة ضوئية، أي حوالي 10 28 سم
متوسط كثافة المادة: 10-29 جم/سم 3
وزن: أكثر من 10 50 طن
الوزن عند الولادة:
وفقا لنظرية الانفجار الكبير - لانهائي
وفقا لنظرية التضخم - أقل من مليغرام
درجة حرارة الكون:
في لحظة الانفجار – 10 27 ك
حديث – 2.7 ك
|
|
7. الخاتمة
من خلال جمع المعلومات حول الإشعاع الكوني وتأثيره على البيئة، أصبحت مقتنعا بأن كل شيء في العالم مترابط، كل شيء يتدفق ويتغير، ونشعر باستمرار بأصداء الماضي البعيد، بدءا من تكوين الكون.
الجسيمات التي وصلت إلينا من مجرات أخرى تحمل معها معلومات عن عوالم بعيدة. هؤلاء "الكائنات الفضائية" قادرون على التأثير بشكل كبير على الطبيعة والعمليات البيولوجية على كوكبنا.
كل شيء مختلف في الفضاء: الأرض والسماء، غروب الشمس وشروقها، درجة الحرارة والضغط، السرعات والمسافات. يبدو أن الكثير منها غير مفهوم بالنسبة لنا.
الفضاء ليس صديقنا بعد. إنها تواجه الإنسان كقوة غريبة ومعادية، ويجب على كل رائد فضاء، الذي يذهب إلى المدار، أن يكون مستعدًا لمحاربتها. وهذا أمر صعب للغاية، ولا يخرج الإنسان دائمًا منتصرًا. ولكن كلما كان النصر أكثر تكلفة، كلما زادت قيمته.
من الصعب جدًا تقييم تأثير الفضاء الخارجي؛ فمن ناحية، أدى إلى ظهور الحياة، وفي النهاية خلق الإنسان نفسه، ومن ناحية أخرى، نحن مجبرون على الدفاع عن أنفسنا منه. في هذه الحالة، من الواضح أنه من الضروري إيجاد حل وسط ومحاولة عدم تدمير التوازن الهش الموجود حاليًا.
صاح يوري جاجارين، الذي رأى الأرض من الفضاء لأول مرة: "كم هي صغيرة!" يجب أن نتذكر هذه الكلمات ونعتني بكوكبنا بكل قوتنا. بعد كل شيء، لا يمكننا الوصول إلى الفضاء إلا من الأرض.
8. الببليوغرافيا.
1. بولداكوف إل.إيه، كاليستراتوفا في.س. الإشعاع الإشعاعي والصحة، 2003.
2. ليفيتان إي.بي. الفلك. - م: التربية، 1994.
3. باركر يو. كيفية حماية مسافري الفضاء // في عالم العلوم. - 2006، العدد 6.
4. بريجوزين آي.إن. ماضي الكون ومستقبله. – م: المعرفة، 1986.
5. هوكينج س. تاريخ موجز للزمن من الانفجار الكبير إلى الثقوب السوداء. – سانت بطرسبورغ: أمفورا، 2001.
6. موسوعة للأطفال. رواد الفضاء. - م: "أفانتا+"، 2004.
7. http://www. رول. ru/news/misc/spacenews/00/12/25. هتم
8. http://www. جراني. رو/المجتمع/العلم/م. 67908.html
الفيلسوف الروسي ن.ف. كان فيدوروف (1828 - 1903) أول من أعلن أن الناس يواجهون طريق استكشاف الفضاء الخارجي بأكمله باعتباره طريقًا استراتيجيًا لتنمية البشرية. ولفت الانتباه إلى حقيقة أن مثل هذه المساحة الشاسعة فقط هي القادرة على جذب كل الطاقة الروحية، وكل قوى الإنسانية، التي تضيع على الاحتكاك المتبادل أو تنفق على تفاهات. ... فكرته حول إعادة توجيه الصناعة و الإمكانات العلميةيمكن للمجمع الصناعي العسكري لأبحاث وتطوير الفضاء، بما في ذلك الفضاء السحيق، أن يقلل بشكل جذري من الخطر العسكري في العالم. ولكي يحدث هذا على أرض الواقع، فلابد أن يحدث أولاً في أذهان الأشخاص الذين يتخذون القرارات العالمية في المقام الأول. ...
تنشأ صعوبات مختلفة في طريق استكشاف الفضاء. من المفترض أن تكون العقبة الرئيسية في المقدمة هي مشكلة الإشعاع، وهذه قائمة المنشورات حول هذا الموضوع:
29/01/2004 صحيفة "ترود" "التشعيع في المدار" ؛
("وهنا الإحصائيات المحزنة. من بين رواد الفضاء الـ 98 الذين طاروا، لم يعد ثمانية عشر على قيد الحياة، أي كل خمس. ومن بين هؤلاء، توفي أربعة عند عودتهم إلى الأرض، غاغارين في حادث تحطم طائرة. توفي أربعة بسبب السرطان (كان أناتولي ليفتشينكو يبلغ من العمر 47 عامًا، وفلاديمير فاسيوتين - 50 عامًا...).")
2. خلال 254 يومًا من رحلة المركبة الفضائية كيوريوسيتي إلى المريخ، كانت الجرعة الإشعاعية أكثر من 1 سيفرت، أي 1 سيفرت. في المتوسط أكثر من 4 ملي سيفرت/يوم.
3. عندما يحلق رواد الفضاء حول الأرض، تتراوح الجرعة الإشعاعية من 0.3 إلى 0.8 ملي سيفرت/يوم ()
4. منذ اكتشاف الإشعاع ودراسته العلمية وتطوره العملي على نطاق الصناعة، تراكمت كمية هائلة من الإشعاع، بما في ذلك آثار الإشعاع على جسم الإنسان.
لربط مرض رائد الفضاء بالتعرض للإشعاع الفضائي، من الضروري مقارنة حالات رواد الفضاء الذين طاروا إلى الفضاء مع حالات رواد الفضاء في المجموعة الضابطة الذين لم يتواجدوا في الفضاء.
5. تحتوي موسوعة الإنترنت الفضائية www.astronaut.ru على جميع المعلومات عن رواد الفضاء ورواد الفضاء ورواد الفضاء الذين طاروا إلى الفضاء، بالإضافة إلى المرشحين الذين تم اختيارهم للرحلات الجوية، لكنهم لم يطيروا إلى الفضاء.
باستخدام هذه البيانات، قمت بتجميع جدول ملخص لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية/روسيا مع الغارات الشخصية، وتواريخ الميلاد والوفاة، وأسباب الوفاة، وما إلى ذلك.
يتم عرض البيانات الملخصة في الجدول:
| في قاعدة البيانات
فضاء الموسوعات, بشر |
هم يعيشون
بشر |
مات
لجميع الأسباب بشر |
مات
من السرطان، بشر |
|
| لقد طرنا إلى الفضاء | 116
,
منهم 28 - مدة طيران تصل إلى 15 يومًا، 45 - مدة الرحلة من 16 إلى 200 يوم، 43 - مدة الرحلة من 201 إلى 802 يومًا |
87
(متوسط العمر - 61 سنة) منهم |
29
(25%) متوسط العمر - 61 سنة |
7
(6%), منهم 3 - مدة الطيران من 1-2 يوم، 3- مدة الرحلة 16-81 يومًا 1 - بمدة طيران 269 يومًا |
| لم يطير إلى الفضاء | 158 | 101
(متوسط العمر - 63 سنة) منهم |
57
(36%)
متوسط العمر - 59 سنة |
11 (7%) |
لا توجد اختلافات كبيرة وواضحة بين مجموعة الأشخاص الذين طاروا إلى الفضاء و مجموعة التحكملم يتم الكشف عن.
من بين 116 شخصًا في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية/روسيا الذين طاروا إلى الفضاء مرة واحدة على الأقل، كان لدى 67 شخصًا زمن رحلة فردية إلى الفضاء تزيد عن 100 يوم (الحد الأقصى 803 يومًا)، وتوفي 3 منهم بعمر 64 و68 و69 عامًا. أحد المتوفين كان مصاباً بالسرطان. أما الباقون فهم على قيد الحياة اعتبارًا من نوفمبر 2013، بما في ذلك 20 رائد فضاء بساعات طيران قصوى (من 382 إلى 802 يومًا) بجرعات (210 - 440 ملي سيفرت) بمتوسط جرعة يومية قدرها 0.55 ملي سيفرت. وهذا يؤكد السلامة الإشعاعية للرحلات الفضائية طويلة المدى.
6. هناك أيضًا الكثير من البيانات الأخرى حول صحة الأشخاص الذين تلقوا جرعات متزايدة التعرض للإشعاعخلال سنوات إنشاء الصناعة النووية في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. وهكذا "في PA Mayak": "في 1950-1952. معدلات جرعات أشعة جاما الخارجية (بلغ الإشعاع بالقرب من الأجهزة التكنولوجية 15-180 ملي ريل/ساعة. وكانت الجرعات السنوية من الإشعاع الخارجي لـ 600 من عمال المصانع الذين تمت مراقبتهم 1.4-1.9 سيفرت/سنة. وفي بعض الحالات، وصلت الجرعات السنوية القصوى من الإشعاع الخارجي إلى 7- 8 سيفرت/سنة...
من بين 2300 عامل أصيبوا بمرض إشعاعي مزمن، بعد 40 إلى 50 عامًا من المراقبة، بقي 1200 شخص على قيد الحياة بمتوسط جرعة إجمالية قدرها 2.6 غراي بمتوسط عمر 75 عامًا. ومن بين 1100 حالة وفاة (متوسط الجرعة 3.1 غراي)، كان هناك ارتفاع ملحوظ في نسبة الأورام الخبيثة في بنية أسباب الوفاة، لكن متوسط أعمارهم كان 65 عاما.
"مشكلات الإرث النووي وسبل حلها." — تحت رئاسة التحرير العامة لـE.V. إيفستراتوفا ، أ.م. أجابوفا ، ن.ب. لافيروفا، لوس أنجلوس بولشوفا، آي. لينج. — 2012 — 356 ص. - T1. (تحميل)
7. "... أظهرت الأبحاث المكثفة التي شملت ما يقرب من 100.000 ناجٍ من القصف الذرّي على هيروشيما وناجازاكي في عام 1945 أن السرطان هو السبب الوحيد حتى الآن لزيادة معدل الوفيات في هذه المجموعة السكانية.
"ومع ذلك، في الوقت نفسه، فإن تطور السرطان تحت تأثير الإشعاع ليس محددًا؛ بل يمكن أيضًا أن يكون ناجمًا عن عوامل طبيعية أو من صنع الإنسان (التدخين، تلوث الهواء، الماء، المنتجات التي تحتوي على مواد كيميائية، وما إلى ذلك)." . الإشعاع يزيد فقط من المخاطر الموجودة بدونه. على سبيل المثال، يعتقد الأطباء الروس أن مساهمة سوء التغذية في تطور السرطان تبلغ 35٪، والتدخين 31٪. ومساهمة الإشعاع، حتى مع التعرض الخطير، لا تزيد عن 10%."() 
(المصدر: "المصفون. العواقب الإشعاعية لتشيرنوبيل"، ف. إيفانوف، موسكو، 2010 (تحميل)
8. “في الطب الحديث، يعد العلاج الإشعاعي إحدى الطرق الثلاث الرئيسية لعلاج السرطان (الطريقتان الأخريان هما العلاج الكيميائي والجراحة التقليدية). في الوقت نفسه، بناءً على شدة الآثار الجانبية، يكون العلاج الإشعاعي أسهل بكثير. في الحالات الشديدة بشكل خاص، يمكن للمرضى الحصول على جرعة إجمالية عالية جدًا - تصل إلى 6 جراي (على الرغم من أن جرعة تبلغ حوالي 7-8 جراي قاتلة!). ولكن حتى مع هذه الجرعة الضخمة، عندما يتعافى المريض، غالبا ما يعود إلى حياة كاملة الشخص السليم- حتى الأطفال الذين يولدون لمرضى سابقين في عيادات العلاج الإشعاعي لا تظهر عليهم أي علامات تشوهات وراثية خلقية مرتبطة بالإشعاع.
إذا نظرت بعناية إلى الحقائق ووزنتها، فإن ظاهرة مثل رهاب الإشعاع - خوف غير منطقيأمام الإشعاع وكل ما يتعلق به يصبح الأمر غير منطقي على الإطلاق. في الواقع: يعتقد الناس أن شيئًا فظيعًا قد حدث عندما تظهر شاشة مقياس الجرعات ضعف الخلفية الطبيعية على الأقل - وفي الوقت نفسه يكونون سعداء بالذهاب إلى مصادر الرادون لتحسين صحتهم، حيث يمكن أن تكون الخلفية أعلى بعشر مرات أو أكثر . إن الجرعات الكبيرة من الإشعاعات المؤينة تعالج المرضى الذين يعانون من أمراض قاتلة - وفي الوقت نفسه، فإن الشخص الذي يتعرض عن طريق الخطأ لمجال الإشعاع يعزو بوضوح التدهور في صحته (إذا حدث مثل هذا التدهور على الإطلاق) إلى آثار الإشعاع. ("الإشعاع في الطب"، يو إس كورياكوفسكي، أ.أ. أكاتوف، موسكو، 2009)
تظهر إحصائيات الوفيات أن كل شخص ثالث في أوروبا يموت بسببه أنواع مختلفةأمراض السرطان.
إحدى الطرق الرئيسية لعلاج الأورام الخبيثة هي العلاج الإشعاعي، وهو ضروري لحوالي 70% من مرضى السرطان، بينما في روسيا يتلقى حوالي 25% فقط من المحتاجين إليه. ()
استنادا إلى جميع البيانات المتراكمة، يمكننا أن نقول بأمان: إن مشكلة الإشعاع أثناء استكشاف الفضاء مبالغ فيها إلى حد كبير والطريق لاستكشاف الفضاء مفتوح أمام البشرية.
ملاحظة. تم نشر المقال في مجلة احترافيةوقد تم تقييم "الاستراتيجية الذرية"، وقبل ذلك على موقع المجلة، من قبل عدد من المختصين. إليك التعليق الأكثر إفادة الذي تلقيته هناك: " ما هو الإشعاع الكوني. هذا هو الإشعاع الشمسي + المجري. الطاقة الشمسية أقوى بعدة مرات من قوة المجرة، خاصة أثناء النشاط الشمسي. هذا هو ما يحدد الجرعة الرئيسية. مكونه وتكوينه الطاقي هو البروتونات (90%) والباقي أقل أهمية (الكهرباء، جاما،...). تتراوح طاقة الجزء الرئيسي من البروتونات من keV إلى 80-90 MeV. (يوجد أيضًا ذيل عالي الطاقة، ولكن هذا يمثل بالفعل جزءًا من النسبة المئوية.) نطاق البروتون 80 ميجا فولت هو ~7 (جم / سم ^ 2) أو حوالي 2.5 سم من الألومنيوم. أولئك. في جدار المركبة الفضائية الذي يبلغ سمكه 2.5-3 سم، يتم امتصاصها بالكامل. على الرغم من أن البروتونات تتولد في التفاعلات النوويةوينتج الألومنيوم النيوترونات، ولكن كفاءة التوليد منخفضة. وبالتالي، فإن معدل الجرعة خلف جلد السفينة مرتفع جدًا (نظرًا لأن معامل تحويل جرعة التدفق لبروتونات الطاقات المشار إليها كبير جدًا). وفي الداخل المستوى مقبول تمامًا، رغم أنه أعلى منه على الأرض. سوف يسأل القارئ المدروس والدقيق على الفور بسخرية - ماذا يحدث على متن الطائرة؟ بعد كل شيء، معدل الجرعة هناك أعلى بكثير مما هو عليه على الأرض. الجواب صحيح التفسير بسيط. تتفاعل البروتونات والنوى الشمسية والمجرية عالية الطاقة مع نوى الغلاف الجوي (تفاعلات الإنتاج المتعدد للهادرونات)، مما يتسبب في شلال الهادرونات (الدش). لذلك، فإن توزيع الارتفاع لكثافة تدفق الجزيئات المؤينة في الغلاف الجوي له حد أقصى. إنه نفس الشيء مع وابل الإلكترون والفوتون. تتطور زخات الهادرون والإلكترون وتنطفئ في الغلاف الجوي. يبلغ سمك الغلاف الجوي ~ 80-100 جم / سم ^ 2 (أي ما يعادل 200 سم من الخرسانة أو 50 سم من الحديد.) وفي البطانة لا توجد مادة كافية لتكوين دش جيد. ومن هنا المفارقة الواضحة: كلما زادت سماكة حماية السفينة، ارتفع معدل الجرعة في الداخل. لذلك، الحماية الرقيقة أفضل من السميكة. لكن! مطلوب حماية 2-3 سم (يقلل الجرعة من البروتونات بأمر من الحجم). الآن للأرقام. على المريخ، تراكم مقياس الجرعات كيوريوسيتي حوالي 1 سيفرت في عام تقريبًا. وكان سبب الجرعة العالية إلى حد ما هو أن مقياس الجرعات لم يكن يحتوي على الشاشة الواقية الرقيقة المذكورة أعلاه. ولكن لا يزال، هل 1 سيفرت كثير أم قليل؟ هل هو قاتل؟ حصل كل من أصدقائي المصفيين على حوالي 100 R (بالطبع في جاما، ومن حيث الهادرونات - في مكان ما حوالي 1 سيفرت). إنهم يشعرون بتحسن مني ومنك. لا المعاقين. النهج الرسمي وفقا للوثائق التنظيمية. - باذن الهيئات الإقليميةالإشراف الصحي الحكومي، يمكنك الحصول على الجرعة المخططة البالغة 0.2 سيفرت في السنة. (أي يمكن مقارنته بـ 1 سيفرت). والمستوى المتوقع للإشعاع الذي يتطلب تدخلا عاجلا هو 1 غراي للجسم كله (هذه هي الجرعة الممتصة، تساوي تقريبا 1 سيفرت في الجرعة المكافئة.) وللرئتين - 6 غراي. أولئك. بالنسبة لأولئك الذين تلقوا جرعة كاملة للجسم أقل من 1 سيفرت ولا حاجة لأي تدخل. لذلك، انها ليست مخيفة جدا. لكن من الأفضل بالطبع عدم تناول مثل هذه الجرعات. "
قصة فكاهية حول كيفية استكشاف العلماء لكوكب المريخ في المعركة ضد الإشعاع الكوني.
ويدرس عدة طرق للبحث المستقبلي لحماية رواد الفضاء من الإشعاع، بما في ذلك العلاج الدوائي والهندسة الوراثية وتكنولوجيا السبات. ويشير المؤلفون أيضًا إلى أن الإشعاع والشيخوخة يقتلان الجسم بطرق مماثلة، ويقترحون أن طرق مكافحة أحدهما قد تعمل أيضًا ضد الآخر. مقال يحمل شعارًا قتاليًا بعنوان: تحيا المقاومة الإشعاعية! نُشرت مقالة ("تحيا مقاومة الإشعاع!") في مجلة Oncotarget.
"من المرجح أن تؤدي نهضة استكشاف الفضاء إلى إرسال أول بعثات بشرية إلى المريخ والفضاء السحيق. ولكن من أجل البقاء في ظروف الإشعاع الكوني المتزايد، سيتعين على الناس أن يصبحوا أكثر مقاومة عوامل خارجية. في هذه المقالة، نقترح منهجية لتحقيق المقاومة الإشعاعية المحسنة، ومقاومة الإجهاد، ومقاومة الشيخوخة. أثناء العمل على الإستراتيجية، جمعنا علماء بارزين من روسيا، وكذلك من وكالة ناسا، ووكالة الفضاء الأوروبية، ومركز الإشعاع الكندي وأكثر من 25 مركزًا آخر حول العالم. ستكون تقنيات المقاومة الإشعاعية مفيدة أيضًا على الأرض، خاصة إذا كان "الأثر الجانبي" هو طول العمر الصحي، كما يعلق ألكسندر زافورونكوف، الأستاذ المشارك في MIPT.
. " alt="سوف نتأكد من أن الإشعاع لا يمنع البشرية من غزو الفضاء واستعمار المريخ. وبفضل العلماء، سوف نطير إلى الكوكب الأحمر وسيكون لدينا ديسكو وشواء هناك . " src="/sites/default/files/images_custom/2018/03/mars7.png">!}
وسوف نتأكد من أن الإشعاع لا يمنع البشرية من غزو الفضاء واستعمار المريخ. بفضل العلماء، سوف نطير إلى الكوكب الأحمر ونقيم هناك ديسكو وشواء .
الفضاء مقابل الإنسان
"في النطاق الكونيكوكبنا مجرد سفينة صغيرة، محمية بشكل جيد من الإشعاع الكوني. يعمل المجال المغناطيسي للأرض على انحراف الجزيئات المشحونة الشمسية والمجرية، مما يقلل بشكل كبير من مستوى الإشعاع على سطح الكوكب. خلال الرحلات الفضائية لمسافات طويلة واستعمار الكواكب ذات المجالات المغناطيسية الضعيفة للغاية (على سبيل المثال، المريخ)، لن تكون هناك مثل هذه الحماية، وسيتعرض رواد الفضاء والمستعمرون باستمرار لتيارات الجزيئات المشحونة ذات الطاقة الهائلة. "في الواقع، يعتمد المستقبل الكوني للبشرية على كيفية التغلب على هذه المشكلة"، كما يقول أندريان أوسيبوف، رئيس قسم البيولوجيا الإشعاعية التجريبية والطب الإشعاعي في المركز الفيدرالي للفيزياء الحيوية الطبية الذي يحمل اسم أ. آي. بورنازيان، أستاذ الأكاديمية الروسية للعلوم، موظف في مختبر تطوير الأدوية المبتكرة في MIPT.
الإنسان أعزل أمام أخطار الفضاء: الإشعاع الشمسي، الأشعة الكونية المجرية، المجالات المغناطيسية، البيئة المشعة للمريخ، حزام الإشعاعالأرض، الجاذبية الصغرى (انعدام الوزن).
لقد وضعت البشرية نصب أعينها جديًا استعمار المريخ، حيث تعد شركة SpaceX بتسليم البشر إلى الكوكب الأحمر في وقت مبكر من عام 2024، ولكن بعض المشكلات المهمة لم يتم حلها بعد. وبالتالي، فإن أحد المخاطر الصحية الرئيسية لرواد الفضاء هو الإشعاع الكوني. يؤدي الإشعاع المؤين إلى إتلاف الجزيئات البيولوجية، وخاصة الحمض النووي، مما يؤدي إلى اضطرابات مختلفة: الجهاز العصبيونظام القلب والأوعية الدموية، وبشكل رئيسي، السرطان. يقترح العلماء توحيد الجهود والاستخدام أخر الانجازاتتعمل التكنولوجيا الحيوية على زيادة المقاومة الإشعاعية للإنسان حتى يتمكن من التغلب على اتساع الفضاء السحيق واستعمار الكواكب الأخرى.
الدفاع البشري
لدى الجسم طرق لحماية نفسه من تلف الحمض النووي وإصلاحه. يتعرض حمضنا النووي باستمرار للإشعاع الطبيعي، كذلك أشكال نشطةالأكسجين (ROS)، الذي يتشكل أثناء التنفس الخلوي الطبيعي. ولكن عندما يتم إصلاح الحمض النووي، خاصة في حالات التلف الشديد، يمكن أن تحدث أخطاء. يعتبر تراكم تلف الحمض النووي أحد الأسباب الرئيسية للشيخوخة، لذا فإن الإشعاع والشيخوخة عدوان متماثلان للإنسانية. ومع ذلك، يمكن للخلايا التكيف مع الإشعاع. لقد ثبت أن جرعة صغيرة من الإشعاع لا يمكن أن تسبب أي ضرر فحسب، بل تهيئ الخلايا أيضًا لمواجهة جرعات أعلى. وفي الوقت الحالي، لا تأخذ المعايير الدولية للحماية من الإشعاع هذا الأمر في الاعتبار. تشير الأبحاث الحديثة إلى أن هناك حدًا معينًا للإشعاع، والذي ينطبق تحته مبدأ "التدريب الصعب، السهل في المعركة". يعتقد مؤلفو المقال أنه من الضروري دراسة آليات التكيف الراديوي من أجل وضعها في الخدمة.
طرق زيادة المقاومة الإشعاعية: 1) العلاج الجيني، والهندسة الوراثية المتعددة، والتطور التجريبي؛ 2) البنوك الحيوية، والتقنيات التجديدية، وهندسة الأنسجة والأعضاء، وتجديد الخلايا المستحثة، والعلاج بالخلايا؛ 3) واقيات الإشعاع، ومضادات الأكسدة، ومضادات الأكسدة؛ 4) السبات. 5) مخفف المكونات العضوية; 6) الاختيار الطبي للأشخاص المقاومين للإشعاع.
يشرح رئيس مختبر علم الوراثة لمدى الحياة والشيخوخة في MIPT، والعضو المراسل في الأكاديمية الروسية للعلوم، دكتور في العلوم البيولوجية أليكسي موسكاليف: "أبحاثنا طويلة المدى حول تأثيرات الجرعات الصغيرة إشعاعات أيونيةعلى عمر الحيوانات النموذجية، أظهرت أن التأثيرات الضارة الصغيرة يمكن أن تحفز تأثيراتها الخاصة أنظمة الحمايةالخلايا والجسم (إصلاح الحمض النووي، بروتينات الصدمة الحرارية، إزالة الخلايا غير القابلة للحياة، المناعة الفطرية). ومع ذلك، في الفضاء، سيواجه البشر مجموعة أكبر وأكثر خطورة من جرعات الإشعاع. لقد قمنا بتجميع قاعدة بيانات كبيرة من أدوات الحماية من الشيخوخة. تشير المعرفة المكتسبة إلى أن العديد منها يعمل وفقًا لآلية التنشيط القدرات الاحتياطية، زيادة مقاومة الإجهاد. ومن المرجح أن يساعد هذا التحفيز مستعمري الفضاء الخارجي في المستقبل.
هندسة رواد الفضاء
علاوة على ذلك، تختلف المقاومة الإشعاعية بين الأشخاص: فبعضهم أكثر مقاومة للإشعاع، والبعض الآخر أقل. يتضمن الاختيار الطبي للأفراد المقاومين للإشعاع أخذ عينات من الخلايا من المرشحين المحتملين وإجراء تحليل شامل للتكيف الإشعاعي لهذه الخلايا. أولئك الذين هم الأكثر مقاومة للإشعاع سوف يطيرون إلى الفضاء. بالإضافة إلى ذلك، من الممكن إجراء دراسات على مستوى الجينوم للأشخاص الذين يعيشون في مناطق ذات مستويات عالية من إشعاع الخلفيةأو أولئك الذين يقابلونه بالمهنة. يمكن في المستقبل عزل الاختلافات الجينومية لدى الأشخاص الأقل عرضة للإصابة بالسرطان والأمراض الأخرى المرتبطة بالإشعاع و"غرسها" في رواد الفضاء باستخدام الأساليب الحديثة. الهندسة الوراثيةمثل تحرير الجينوم.
هناك العديد من الخيارات التي يجب إدخال الجينات فيها لزيادة المقاومة الإشعاعية. أولاً، تساعد الجينات المضادة للأكسدة على حماية الخلايا من أنواع الأكسجين التفاعلية التي ينتجها الإشعاع. لقد حاولت العديد من المجموعات التجريبية بالفعل بنجاح تقليل الحساسية للإشعاع باستخدام مثل هذه الجينات المحورة. ومع ذلك، فإن هذه الطريقة لن تحميك من التعرض المباشر للإشعاع، بل فقط من التعرض غير المباشر.
يمكنك إدخال جينات للبروتينات المسؤولة عن إصلاح الحمض النووي. لقد تم بالفعل إجراء مثل هذه التجارب - فقد ساعدت بعض الجينات حقًا، وأدى البعض الآخر إلى زيادة عدم الاستقرار الجيني، لذا فإن هذا المجال ينتظر بحثًا جديدًا.
الطريقة الأكثر واعدة هي استخدام الجينات المحورة للحماية من الإشعاع. العديد من الكائنات الحية (مثل بطيئات المشية) لديها درجة عاليةالمقاومة الإشعاعية، وإذا اكتشفنا الجينات والآليات الجزيئية التي تقف وراءها، فيمكن ترجمتها إلى البشر باستخدام العلاج الجيني. لقتل 50% من دب الماء، تحتاج إلى جرعة إشعاعية أكبر 1000 مرة من الجرعة القاتلة للإنسان. مؤخرًا، تم اكتشاف بروتين يُعتقد أنه أحد عوامل هذا التحمل - ما يسمى بمثبط الضرر Dsup. وفي تجربة أجريت على خط خلايا بشرية، تبين أن إدخال جين Dsup يقلل الضرر بنسبة 40%. وهذا يجعل الجين مرشحًا واعدًا لحماية البشر من الإشعاع.
مجموعة الإسعافات الأولية للمقاتل
الأدوية التي تزيد من دفاع الجسم عن الإشعاع تسمى "أجهزة الحماية من الإشعاع". حتى الآن، لا يوجد سوى واقي إشعاعي واحد معتمد من إدارة الغذاء والدواء. لكن مسارات الإشارات الرئيسية في الخلايا التي تشارك في عمليات أمراض الشيخوخة تشارك أيضًا في الاستجابات للإشعاع. وبناءً على ذلك، فإن أدوية الحماية من الشيخوخة - وهي الأدوية التي تقلل من معدل الشيخوخة وتطيل العمر المتوقع - يمكن أن تعمل أيضًا كواقيات إشعاعية. وفقًا لقواعد بيانات Geroprotectors.org وDrugAge، هناك أكثر من 400 من أدوات حماية الشيخوخة المحتملة. يعتقد المؤلفون أنه سيكون من المفيد مراجعة الأدوية الموجودة لمعرفة خصائصها الوقائية من الإشعاع والجراثيم.
نظرًا لأن الإشعاع المؤين يعمل أيضًا من خلال أنواع الأكسجين التفاعلية، فإن امتصاص الأكسدة والاختزال، أو ببساطة، مضادات الأكسدة مثل الجلوتاثيون، NAD وسلائفه NMN، يمكن أن تساعد في التعامل مع الإشعاع. يبدو أن الأخير يلعب دور مهماستجابة لتلف الحمض النووي، وبالتالي فهي ذات أهمية كبيرة من وجهة نظر الحماية ضد الإشعاع والشيخوخة.
فرط في السبات
بعد فترة وجيزة من إطلاق الرحلات الفضائية الأولى، المصمم السوفيتي الرائد برنامج الفضاءبدأ سيرجي كوروليف في تطوير مشروع طموح لرحلة مأهولة إلى المريخ. كانت فكرته هي وضع الطاقم في حالة سبات أثناء الرحلات الفضائية الطويلة. أثناء السبات، تتباطأ جميع العمليات في الجسم. تظهر التجارب على الحيوانات أنه في هذه الحالة تزداد مقاومة العوامل المتطرفة: انخفاض درجة الحرارة، الجرعات القاتلةالإشعاع، والحمل الزائد، وما إلى ذلك. في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، تم إغلاق مشروع المريخ بعد وفاة سيرجي كوروليف. وحاليا، تعمل وكالة الفضاء الأوروبية على مشروع أورورا للرحلات إلى المريخ والقمر، والذي يدرس خيار إسبات رواد الفضاء. تعتقد وكالة الفضاء الأوروبية أن السبات سيوفر قدرًا أكبر من الأمان أثناء الرحلات الجوية الآلية طويلة الأمد. إذا تحدثنا عن استعمار الفضاء في المستقبل، فمن الأسهل نقل مجموعة من الخلايا الجرثومية المحفوظة بالتبريد وحمايتها من الإشعاع، بدلاً من نقل مجموعة من الأشخاص "الجاهزين". ولكن من الواضح أن هذا لن يحدث في المستقبل القريب، وربما بحلول ذلك الوقت سيتم تطوير أساليب الحماية من الراديو بدرجة كافية حتى لا يخاف الناس من الفضاء.
المدفعية الثقيلة
الجميع مركبات العضويةتحتوي على روابط الكربون والهيدروجين (C-H). ومع ذلك، من الممكن تصنيع مركبات تحتوي على الديوتيريوم، وهو نظير أثقل للهيدروجين، بدلاً من الهيدروجين. بسبب كتلة أكبرمن الصعب كسر الروابط مع الديوتيريوم. ومع ذلك، فإن الجسم مصمم للعمل مع الهيدروجين، لذلك إذا تم استبدال الكثير من الهيدروجين بالديوتيريوم، فقد يؤدي ذلك إلى عواقب وخيمة. لقد ثبت في العديد من الكائنات الحية أن إضافة الماء المخفف بالديوتيريوم يزيد من العمر وله تأثيرات مضادة للسرطان، ولكن أكثر من 20% من الماء المخفف بالديوتيريوم في النظام الغذائي يبدأ في التكون. تأثير سام. يعتقد مؤلفو المقال أنه يجب إجراء تجارب ما قبل السريرية والبحث عن عتبة الأمان.
البديل المثير للاهتمام هو استبدال الكربون بنظير أثقل ليس الهيدروجين. 13C أثقل بنسبة 8% فقط من 12C، في حين أن الديوتيريوم أثقل بنسبة 100% من الهيدروجين - مثل هذه التغييرات ستكون أقل أهمية بالنسبة للجسم. ومع ذلك، فإن هذه الطريقة لن تحمي من كسر روابط N-H وOH التي تربط قواعد الحمض النووي معًا. وبالإضافة إلى ذلك، فإن إنتاج 13C مكلف للغاية حاليًا. ومع ذلك، إذا أمكن خفض تكاليف الإنتاج، فإن استبدال الكربون يمكن أن يوفر حماية إضافية للإنسان من الإشعاع الكوني.
"مشكلة السلامة الإشعاعيةمشاركون البعثات الفضائيةينتمي إلى الفصل كثيرا مشاكل معقدةوالتي لا يمكن حلها في جلسة واحدة المركز العلميأو حتى دولة بأكملها ولهذا السبب قررنا جمع متخصصين من المراكز الرائدة في روسيا وحول العالم من أجل تعلم وتعزيز رؤيتهم حول طرق حل هذه المشكلة. على وجه الخصوص، من بين المؤلفين الروس للمقال هناك علماء من FMBC سميت باسمهم. A.I Burnazyan، معهد المشاكل الطبية الحيوية التابع للأكاديمية الروسية للعلوم، MIPT وغيرها من المؤسسات المشهورة عالميًا. "خلال العمل في المشروع، التقى العديد من المشاركين ببعضهم البعض للمرة الأولى ويخططون الآن لمواصلة البحث المشترك الذي بدأوه،" كما اختتم منسق المشروع إيفان أوزيروف، عالم الأحياء الإشعاعية ورئيس مجموعة تحليل مسارات الإشارات الخلوية. في شركة Skolkovo الناشئة Insilico.
المصممة إيلينا خافينا، الخدمة الصحفية لـ MIPT
ينبغي اعتبار النص المعروض أدناه بمثابة الرأي الشخصي للمؤلف. لا معلومات سرية(أو الوصول إليه) ليس لديه. كل ما يتم تقديمه هو حقائق من مصادر مفتوحة بالإضافة إلى القليل من المنطق السليم ("تحليلات الأريكة"، إذا أردت).
الخيال العلمي - كل هذه المتفجرات و"بيو-بيو" في الفضاء الخارجيعلى المقاتلين الصغار ذوي المقعد الواحد - علمت البشرية المبالغة في تقدير إحسان الكون تجاه الكائنات البروتينية الدافئة. ويتجلى هذا بشكل خاص عندما يصف كتاب الخيال العلمي السفر إلى كواكب أخرى. للأسف، فإن استكشاف "الفضاء الحقيقي" بدلاً من عدة مئات من "الكامات" المعتادة تحت حماية المجال المغناطيسي للأرض سيكون مهمة أكثر صعوبة مما بدا للشخص العادي قبل عقد من الزمن فقط.
إذن هذه هي نقطتي الرئيسية. المناخ النفسي والصراعات داخل الطاقم بعيدة كل البعد عن المشاكل الرئيسية التي سيواجهها الناس عند تنظيم رحلات مأهولة إلى المريخ.
المشكلة الرئيسية التي يواجهها الشخص الذي يسافر خارج الغلاف المغناطيسي للأرض- مشكلة بالحرف الكبير "P".
ما هو الإشعاع الكوني ولماذا لا نموت منه على الأرض؟
يتكون الإشعاع المؤين في الفضاء (الذي يتجاوز بضع مئات الكيلومترات من الفضاء القريب من الأرض والذي أتقنه البشر بالفعل) من جزأين.
الإشعاع من الشمس.وهذا أولاً وقبل كل شيء " الرياح المشمسة» - تيار من الجسيمات "ينفجر" باستمرار في كل الاتجاهات من النجم وهو أمر جيد للغاية بالنسبة للسفن الشراعية الفضائية المستقبلية، لأنه سيسمح لها بالتسارع بشكل صحيح للسفر خارج النظام الشمسي. لكن بالنسبة للكائنات الحية، فإن الجزء الرئيسي من هذه الرياح ليس مفيدًا بشكل خاص. من الرائع أننا محميون من الإشعاع القوي بواسطة طبقة سميكة من الغلاف الجوي، الغلاف الجوي الأيوني (الطبقة التي يوجد فيها ثقوب الأوزون) وكذلك المجال المغناطيسي القوي للأرض.
بالإضافة إلى الرياح، التي تنتشر بشكل متساوٍ إلى حد ما، يقوم نجمنا أيضًا بإطلاق ما يسمى بالتوهجات الشمسية بشكل دوري. الأخير عبارة عن انبعاثات للمادة الإكليلية من الشمس. إنها خطيرة للغاية لدرجة أنها تؤدي من وقت لآخر إلى مشاكل للناس والتكنولوجيا حتى على الأرض، حيث يتم عرض أكثر الأشياء متعة، كما أكرر، جيدًا.
إذن، لدينا الغلاف الجوي والمجال المغناطيسي للكوكب. في مساحة قريبة جدًا بالفعل، على مسافة عشرة أو ألفي كيلومتر من الأرض، التوهج الشمسي(حتى لو كانت ضعيفة، مجرد بضع هيروشيما)، مرة واحدة في السفينة، مضمونة لتعطيل ملء المعيشة دون أدنى فرصة للبقاء على قيد الحياة. ليس لدينا ما يمنع هذا اليوم على الإطلاق - في المستوى الحالي لتطور التقنيات والمواد. ولهذا السبب فقط، سيتعين على البشرية تأجيل الرحلة التي تستغرق أشهرًا إلى المريخ حتى نحل هذه المشكلة جزئيًا على الأقل. سيكون عليك أيضًا التخطيط لذلك خلال فترات الشمس الهادئة والصلاة كثيرًا لجميع الآلهة التقنية.
الأشعة الكونية.تحمل هذه الأشياء الشريرة المنتشرة في كل مكان كمية هائلة من الطاقة (أكثر مما يستطيع مصادم الهادرونات الكبير ضخه إلى جسيم ما). إنهم يأتون من أجزاء أخرى من مجرتنا. عند الدخول إلى درع الغلاف الجوي للأرض، يتفاعل هذا الشعاع مع ذراته وينقسم إلى عشرات من الجزيئات الأقل نشاطًا، والتي تتدفق إلى تيارات أقل نشاطًا (ولكنها خطيرة أيضًا)، ونتيجة لذلك، كل هذا الروعة تتساقط كأمطار إشعاعية على سطح الكوكب. ما يقرب من 15٪ من الإشعاع الخلفي على الأرض يأتي من الزوار من الفضاء. كلما كنت تعيش فوق مستوى سطح البحر، كلما زادت الجرعة التي تلتقطها خلال حياتك. وهذا يحدث على مدار الساعة.
كتمرين مدرسي، حاول أن تتخيل ما سيحدث لسفينة فضائية و"محتوياتها الحية" إذا تعرضت مباشرة لمثل هذا الشعاع في مكان ما في الفضاء الخارجي. اسمحوا لي أن أذكرك أن الرحلة إلى المريخ ستستغرق عدة أشهر، وسيتعين بناء سفينة ضخمة لهذا الغرض، واحتمال "الاتصال" الموصوف أعلاه (أو حتى أكثر من واحد) مرتفع جدًا. لسوء الحظ، من المستحيل ببساطة تجاهلها أثناء الرحلات الجوية الطويلة مع طاقم حي.
ماذا بعد؟
وبالإضافة إلى الإشعاع الذي يصل إلى الأرض من الشمس، هناك أيضًا اشعاع شمسي، الذي يصده الغلاف المغناطيسي للكوكب، لا يسمح بدخوله، والأهم من ذلك أنه يتراكم*. تعرف على القراء. هذا هو الحزام الإشعاعي للأرض (ERB). ويُعرف أيضًا باسم حزام فان ألين، كما يطلق عليه في الخارج. وسيتعين على رواد الفضاء التغلب عليها، كما يقولون، "بأقصى سرعة"، حتى لا يتلقوا جرعة مميتة من الإشعاع في غضون ساعات قليلة. الاتصال المتكرر بهذا الحزام - إذا قررنا، خلافًا للحس السليم، إعادة رواد الفضاء من المريخ إلى الأرض - يمكن أن يقضي عليهم بسهولة.
*تكتسب نسبة كبيرة من جزيئات حزام Van Allen سرعات خطيرة بالفعل في الحزام نفسه. أي أنه لا يحمينا من الإشعاع الخارجي فحسب، بل يعزز هذا الإشعاع المتراكم أيضًا.
لقد تحدثنا حتى الآن عن الفضاء الخارجي. لكن يجب ألا ننسى أن المريخ (على عكس الأرض) لا يحتوي تقريبًا على مجال مغناطيسي **، وأن الغلاف الجوي رقيق ورقيق، لذا فإن التعرض لهذه الأشياء العوامل السلبيةلن يكون الناس في حالة طيران فقط.
**حسنا، هناك القليل- بالقرب من القطب الجنوبي.
ومن هنا الاستنتاج. من المرجح أن المستعمرين المستقبليين لن يعيشوا على سطح الكوكب (كما أظهرنا في الفيلم الملحمي "مهمة إلى المريخ")، ولكن في أعماقه. تحتها.
ماذا علي أن أفعل؟
بادئ ذي بدء، على ما يبدو، ليس لديك أوهام بأن كل هذه المشاكل سيتم حلها بسرعة (في غضون اثنتي عشرة أو سنتين أو ثلاث سنوات). لتجنب وفاة الطاقم من مرض الإشعاع، سيتعين علينا إما عدم إرساله إلى هناك على الإطلاق واستكشاف الفضاء بمساعدة الآلات الذكية (بالمناسبة، ليس القرار الأغبى)، أو سيتعين علينا العمل بجد، لأنه إذا كنت على حق، فسيتم إرسال الأشخاص إن إرسال مستعمرة دائمة إلى المريخ من خلال مهمة دولة واحدة (حتى الولايات المتحدة الأمريكية، وحتى روسيا، وحتى الصين) في نصف القرن القادم، أو حتى لفترة أطول، أمر لا يطاق على الإطلاق. ستكلف سفينة واحدة لمثل هذه المهمة مبلغًا يعادل بناء وصيانة كاملة لمحطتين من محطة الفضاء الدولية (انظر أدناه).
ونعم، نسيت أن أقول: من الواضح أن رواد المريخ سيكونون "انتحاريين"، لأننا على الأرجح لن نتمكن من تزويدهم برحلة عودة ولا بحياة طويلة ومريحة على المريخ في نصف القرن القادم.
كيف يمكن أن تبدو المهمة إلى المريخ نظريًا إذا كانت لدينا جميع الموارد والتقنيات التي كانت موجودة في الأرض القديمة؟ قارن ما هو موضح أدناه مع ما رأيته فيه فيلم عبادة"مريخي".
مهمة إلى المريخ. نسخة واقعية مشروطة
أولاً،سيتعين على البشرية أن تعمل بجد وتبني مركبة فضائية بحجم سيكلوب تتمتع بحماية قوية ضد الإشعاع، والتي يمكن أن تعوض جزئيًا عن الحمل الإشعاعي الجهنمي على الطاقم خارج المجال المغناطيسي للأرض وتضمن تسليم مستعمرين أحياء أكثر أو أقل إلى المريخ - طريقة واحدة.
كيف يمكن أن تبدو هذه السفينة؟
إنه عملاق ضخم يبلغ قطره عشرات (أو الأفضل من ذلك مئات) الأمتار ومجهزًا بنفسه حقل مغناطيسي(المغناطيسات الكهربائية فائقة التوصيل) ومصادر الطاقة اللازمة للحفاظ عليها ( المفاعلات النووية). تتيح الأبعاد الضخمة للهيكل إمكانية ملئه من الداخل بمواد ممتصة للإشعاع (على سبيل المثال، يمكن أن يكون من البلاستيك الرغوي المحتوي على الرصاص أو حاويات محكمة الغلق تحتوي على ماء بسيط أو "ثقيل")، والتي يجب نقلها إلى المدار لعقود (!) وتم تركيبها حول كبسولة صغيرة نسبيًا لدعم الحياة، حيث سنضع رواد الفضاء.
بالإضافة إلى حجمها وتكلفتها العالية، يجب أن تكون سفينة المريخ موثوقة للغاية، والأهم من ذلك، أن تكون مستقلة تمامًا من حيث التحكم. لإنقاذ الطاقم على قيد الحياة، فإن الشيء الأكثر أمانًا هو وضعهم في غيبوبة صناعية وتبريدهم قليلاً (بضع درجات فقط) لإبطاء عمليات التمثيل الغذائي. في هذه الحالة، يكون الأشخاص أ) أقل حساسية للإشعاع، ب) يشغلون مساحة أقلومن الأرخص حمايتهم من نفس الإشعاع.
من الواضح، بالإضافة إلى السفينة، نحتاج إلى ذكاء اصطناعي يمكنه بثقة تسليم السفينة إلى مدار المريخ، وتفريغ المستعمرين على سطحه دون الإضرار بنفسه أو بالبضائع في هذه العملية، ثم إعادة السفينة دون مشاركة الأشخاص رواد الفضاء إلى الوعي (بالفعل على المريخ). ليس لدينا مثل هذه التقنيات بعد، ولكن هناك بعض الأمل في أن مثل هذا الذكاء الاصطناعي، والأهم من ذلك، الموارد السياسية والاقتصادية اللازمة لبناء السفينة الموصوفة، سوف تظهر في بلدنا، على سبيل المثال، بالقرب من منتصف القرن.
والخبر السار هو أن "العبّارة" المريخية للمستعمرين قد تكون قابلة لإعادة الاستخدام. سيتعين عليه السفر مثل المكوك بين الأرض والوجهة النهائية، لتوصيل شحنات من "البضائع الحية" إلى المستعمرة لتحل محل الأشخاص الذين تركوا الدراسة "لأسباب طبيعية". لتسليم البضائع "غير الحية" (الغذاء والماء والهواء والمعدات)، ليست هناك حاجة إلى الحماية من الإشعاع بشكل خاص، لذلك ليس من الضروري تحويل سفينة فائقة إلى شاحنة مريخية. إنه ضروري فقط لتوصيل المستعمرين وربما بذور النباتات / حيوانات المزرعة الصغيرة.
ثانيًا،من الضروري إرسال المعدات والإمدادات من الماء والغذاء والأكسجين إلى المريخ مسبقًا لطاقم مكون من 6-12 شخصًا لمدة 12-15 عامًا (مع مراعاة جميع الظروف القاهرة). وهذه في حد ذاتها مشكلة ليست تافهة، ولكن لنفترض أننا لسنا محدودين في الموارد لحلها. لنفترض أن الحروب والاضطرابات السياسية على الأرض قد هدأت، وأن الكوكب بأكمله يعمل في انسجام تام من أجل المهمة المريخية.
إن المعدات التي سيتم إرسالها إلى المريخ، كما كان ينبغي لك أن تخمن، هي عبارة عن روبوت مستقل تمامًا يتمتع بذكاء اصطناعي ويتم تشغيله بواسطة مفاعلات نووية مدمجة. سيتعين عليهم، بشكل منهجي، على مدى عشر إلى سنة ونصف، أولا حفر نفق عميق تحت سطح الكوكب الأحمر. بعد ذلك - في غضون بضع سنوات أخرى - شبكة صغيرة من الأنفاق، حيث سيتعين عليك سحب وحدات دعم الحياة والإمدادات لرحلة استكشافية مستقبلية، وبعد ذلك سيتم تجميع كل هذا بشكل جذري في قرية شبه مريخية مستقلة.
يبدو أن المسكن الذي يشبه المترو هو الحل الأمثل لسببين. أولاً، إنه يحمي رواد الفضاء من الأشعة الكونية الموجودة بالفعل على المريخ نفسه. ثانيًا، نظرًا للنشاط "الحراري المريخي" المتبقي تحت سطح الكوكب، فهو أكثر دفئًا بدرجة أو درجتين من الخارج. سيكون هذا مفيدًا للمستعمرين لتوفير الطاقة ولزراعة البطاطس على برازهم.
دعونا نوضح نقطة مهمة: سيتعين عليك بناء مستعمرة في نصف الكرة الجنوبي، حيث لا يزال هناك مجال مغناطيسي متبقي على الكوكب.
من الناحية المثالية، لن يضطر رواد الفضاء إلى الذهاب إلى السطح على الإطلاق (إما أنهم لن يروا المريخ "حيا" على الإطلاق، أو سوف يرونه مرة واحدة - أثناء الهبوط). يجب أن تتم جميع الأعمال على السطح بواسطة الروبوتات، والتي سيتعين على المستعمرين توجيه تصرفاتها من مخبأهم طوال حياتهم القصيرة (عشرين عامًا في ظل مجموعة محظوظة من الظروف).
ثالث،نحن بحاجة للحديث عن الطاقم نفسه وطرق اختياره.
سيكون المخطط المثالي للأخير هو البحث في الأرض بأكملها عن ... توائم متطابقة وراثيا (أحادية الزيجوت)، أحدهم تحول للتو إلى متبرع بالأعضاء (على سبيل المثال، بعد تعرضه "لحسن الحظ" لحادث سيارة). يبدو الأمر ساخرًا للغاية، لكن لا تدع ذلك يمنعك من قراءة النص حتى النهاية.
ماذا يعطينا التوأم المانح؟
يمنح التوأم الميت لأخيه (أو أخته) الفرصة ليصبح مستعمرًا مثاليًا على سطح المريخ. والحقيقة هي أن النخاع العظمي الأحمر للأول، الذي يتم تسليمه إلى الكوكب الأحمر في حاوية محمية بشكل إضافي من الإشعاع، يمكن نقله إلى التوأم رائد الفضاء. وهذا يزيد من فرص النجاة من مرض الإشعاع وسرطان الدم الحاد وغيرها من المشاكل التي من المحتمل جدًا أن تحدث للمستعمر خلال سنوات المهمة.
إذًا، كيف تبدو عملية الفحص للمستعمرين المستقبليين؟
نختار عدة ملايين من التوائم. ننتظر حتى يحدث شيء ما لأحدهم ونقدم عرضًا للباقي. على سبيل المثال، يتم تعيين مجموعة من المرشحين المحتملين يبلغ عددها مائة ألف. الآن ضمن هذا المجمع نقوم بالاختيار النهائي لـ التوافق النفسيوالملاءمة المهنية.
وبطبيعة الحال، لتوسيع العينة، سيتعين على رواد الفضاء اختيار جميع أنحاء الأرض، وليس في بلد واحد أو بلدين.
وبطبيعة الحال، فإن استخدام بعض التقنيات لتحديد المرشحين الذين يتمتعون بمقاومة خاصة للإشعاع سيكون بمثابة مساعدة كبيرة. ومن المعروف أن بعض الناس أكثر مقاومة للإشعاع من غيرهم. بالتأكيد يمكن التعرف عليه بمساعدة البعض العلامات الجينية. إذا أكملنا فكرة التوائم بهذه الطريقة، فيجب أن يزيدوا معًا معدل بقاء مستعمري المريخ بشكل كبير.
بالإضافة إلى ذلك، سيكون من المفيد معرفة كيفية نقل نخاع العظم إلى الأشخاص في حالة انعدام الجاذبية. ليس هذا هو الشيء الوحيد الذي يجب اختراعه خصيصًا لهذا المشروع، ولكن لحسن الحظ، لا يزال لدينا الوقت، ولا تزال محطة الفضاء الدولية موجودة في مدار الأرض كما لو كانت مخصصة لاختبار مثل هذه التقنيات.
ملاحظة. يجب أن أبدي تحفظًا على وجه التحديد بأنني لست معارضًا مبدئيًا للسفر إلى الفضاء وأعتقد أن "الفضاء سيكون لنا" عاجلاً أم آجلاً. والسؤال الوحيد هو ثمن هذا النجاح، فضلا عن الوقت الذي ستنفقه البشرية في التطور التقنيات اللازمة. أعتقد تحت تأثير الخيال العلميوالثقافة الشعبية، فإن الكثير منا مهملون إلى حد ما فيما يتعلق بفهم الصعوبات التي يجب التغلب عليها على طول هذا الطريق. لجعل هذا الجزء أكثر واقعية قليلا« المتفائلون الكونيون» وتم كتابة هذا النص.
سأخبرك في أجزاء ما بالخيارات الأخرى المتاحة لنا فيما يتعلق باستكشاف الإنسان للفضاء على المدى الطويل.