Isegi kui planeetidevahelised lennud oleksid reaalsus, räägivad teadlased üha enam, et inimkeha ootavad üha uued ohud puhtbioloogilisest vaatenurgast. Eksperdid nimetavad üheks peamiseks ohuks kõva ruum kiirgus. Teistel planeetidel, näiteks Marsil, on see kiirgus selline, et see kiirendab oluliselt Alzheimeri tõve teket.
"Kosmiline kiirgus kujutab tulevastele astronautidele väga olulist ohtu. Võimalust, et kokkupuude kosmilise kiirgusega võib põhjustada terviseprobleeme, näiteks vähki, on juba ammu tunnustatud," ütleb Ameerika Ühendriikide neuroteaduste arst Kerry O'Banion. Meditsiinikeskus Rochesteri ülikoolis. "Meie katsed näitasid ka usaldusväärselt, et kõva kiirgus kutsub esile ka Alzheimeri tõvega seotud muutuste kiirenemise ajus."
Teadlaste sõnul on kogu avakosmos sõna otseses mõttes kiirgusest läbi imbunud, samas kui paks maa atmosfäär kaitseb meie planeeti selle eest. Lühiajalistel lendudel ISS-ile osalejad saavad juba tunda kiirguse mõju, kuigi formaalselt on nad madalal orbiidil, kus kaitsekuppel maa gravitatsiooni endiselt töötab. Kiirgus on eriti aktiivne nendel hetkedel, mil Päikesel tekivad rakud, millele järgneb kiirgusosakeste emissioon.
Teadlaste sõnul teeb NASA juba tihedat koostööd erinevaid lähenemisviise seotud inimeste kaitsmisega kosmilise kiirguse eest. Kosmoseagentuur hakkas esimest korda rahastama "kiirgusuuringuid" 25 aastat tagasi. Praegu on märkimisväärne osa selle valdkonna algatustest seotud uuringutega, kuidas kaitsta tulevasi marsonaute karmi kiirguse eest Punasel planeedil, kus pole sellist atmosfäärikuplit nagu Maal.
Eksperdid räägivad juba väga suure tõenäosusega et Marsi kiirgus kutsub esile vähki. Asteroidide läheduses on veelgi suuremas koguses kiirgust. Tuletame meelde, et NASA plaanib 2021. aastaks inimosalusega missiooni asteroidile ja hiljemalt 2035. aastaks Marsile. Reis Marsile ja tagasi võib koos seal veedetud ajaga kesta umbes kolm aastat.
NASA sõnul on see nüüdseks tõestatud kosmiline kiirgus Lisaks vähile provotseerib see ka südame-veresoonkonna, lihasluukonna ja endokriinsüsteemi haigusi. Nüüd on Rochesteri eksperdid tuvastanud veel ühe ohuvektori: uuringud on leidnud, et kosmilise kiirguse suured doosid kutsuvad esile neurodegeneratsiooniga seotud haigusi, eelkõige aktiveerivad need protsessid, mis aitavad kaasa Alzheimeri tõve arengule. Eksperdid uurisid ka seda, kuidas kosmiline kiirgus mõjutab inimese kesknärvisüsteemi.
Eksperimentide põhjal on eksperdid kindlaks teinud, et kosmoses leiduvate radioaktiivsete osakeste struktuuris on rauaaatomite tuumad, millel on fenomenaalne läbitungimisvõime. Seetõttu on nende vastu üllatavalt raske kaitsta.
Maal viisid teadlased kosmilise kiirguse simulatsioonid läbi Ameerika Brookhaveni riiklikus laboris Long Islandil, kus asub spetsiaalne osakeste kiirendi. Katsete abil määrasid teadlased kindlaks ajavahemiku, mille jooksul haigus esineb ja progresseerub. Seni on teadlased aga teinud katseid laborihiirtega, pannes need kokku kiirgusdoosidega, mis on võrreldavad nendega, mida inimesed saaksid lennu ajal Marsile. Pärast katseid tekkisid peaaegu kõigil hiirtel aju kognitiivse süsteemi talitlushäired. Täheldati ka häireid südame-veresoonkonna süsteemi töös. Ajus on tuvastatud beeta-amüloidi, valgu, mis on kindel märk lähenevast Alzheimeri tõvest, kuhjumise kolded.
Teadlaste sõnul ei tea nad veel, kuidas kosmosekiirgusega võidelda, kuid nad on kindlad, et kiirgus on tegur, mis väärib tulevaste kosmoselendude planeerimisel kõige tõsisemat tähelepanu.
Tambovi piirkondlik osariik haridusasutus
Üldhariduslik kool– internaatkool esmase lennuväljaõppega
nime saanud M. M. Raskova järgi
Essee
"Kosmiline kiirgus"
Lõpetanud: 103 rühma õpilane
Aleksei Krasnoslobodtsev
Juht: Pelivan V.S.
Tambov 2008
1. Sissejuhatus.
2. Mis on kosmiline kiirgus.
3. Kuidas tekib kosmiline kiirgus.
4. Kosmilise kiirguse mõju inimesele ja keskkonnale.
5. Kaitsevahendid kosmilise kiirguse eest.
6. Universumi teke.
7. Järeldus.
8. Bibliograafia.
1. SISSEJUHATUS
Inimene ei jää igavesti maa peale,
aga valguse ja ruumi poole püüdledes,
alguses tungib see arglikult kaugemale
atmosfäär ja siis vallutada kõik
ümmargune ruum.
K. Tsiolkovski
21. sajand on nanotehnoloogia ja hiiglaslike kiiruste sajand. Meie elu voolab lakkamatult ja paratamatult ning igaüks meist püüab ajaga kaasas käia. Probleemid, probleemid, lahenduste otsimised, tohutu infovoog igalt poolt... Kuidas selle kõigega toime tulla, kuidas leida oma koht elus?
Proovime peatuda ja mõelda...
Psühholoogid ütlevad, et inimene võib lõputult vaadata kolme asja: tuld, vett ja tähistaevast. Tõepoolest, taevas on inimesi alati tõmmanud. Päikesetõusul ja -loojangul on hämmastavalt ilus, päeval tundub see lõputult sinine ja sügav. Ja mööda lendavaid kaalutuid pilvi vaadates, lindude lendu vaadates tahaks argisest saginast lahti murda, taevasse tõusta ja lennuvabadust tunda. Ja tähistaevas pime öö... kui salapärane ja seletamatult ilus see on! Ja kuidas ma tahan saladuseloori kergitada. Sellistel hetkedel tunnete end väikese osakesena tohutust, hirmutavast ja samas vastupandamatult kutsuvast ruumist, mida nimetatakse universumiks.
Mis on Universum? Kuidas see tekkis? Mida see endas peidab, mida ta on meile ette valmistanud: "universaalset mõistust" ja vastuseid paljudele küsimustele või inimkonna surma?
Küsimusi tekib lõputu voona.
Ruum... Tavainimese jaoks tundub see kättesaamatu. Kuid sellegipoolest on selle mõju inimesele pidev. Üldjoontes oli avakosmos see, mis andis Maal tingimused, mis viisid meile harjumuspärase elu tekkeni ja sellest tulenevalt ka inimese enda tekkeni. Ruumi mõju on suurel määral tunda ka tänapäeval. "Universumi osakesed" jõuavad meieni läbi kaitsekiht atmosfääri ja mõjutada inimese heaolu, tema tervist ja tema kehas toimuvaid protsesse. See on meie jaoks, kes elame maa peal, kuid mida me saame öelda nende kohta, kes uurivad kosmost.
Mind huvitas see küsimus: mis on kosmiline kiirgus ja milline on selle mõju inimesele?
Õpin internaatkoolis esmase lennuväljaõppega. Meie juurde tulevad poisid, kes unistavad taeva vallutamisest. Ja nad on juba astunud esimese sammu oma unistuse elluviimise suunas, lahkudes koduseinte vahelt ja otsustanud tulla sellesse kooli, kus nad õpivad lennu põhitõdesid, lennukite disaini, kus neil on iga päev võimalus suhelda inimesed, kes on korduvalt taevasse tõusnud. Ja isegi kui need on praegu ainult lennukid, mis ei suuda gravitatsiooni täielikult ületada. Kuid see on alles esimene samm. Saatus ja elutee iga inimene alustab lapse väikesest, arglikust, ebakindlast sammust. Kes teab, võib-olla astub üks neist teise sammu, kolmas... ja hakkab ruumi valdama lennukid ja tõuseb tähtedeni Universumi piiritutesse avarustesse.
Seetõttu on see teema meie jaoks üsna aktuaalne ja huvitav.
2. MIS ON KOSMILINE KIIRGUS?
Kosmiliste kiirte olemasolu avastati kahekümnenda sajandi alguses. 1912. aastal ronis Austraalia füüsik W. Hess kuumaõhupall, märkas, et elektroskoobi tühjenemine suurtel kõrgustel toimub palju kiiremini kui merepinnal. Selgus, et õhu ionisatsioon, mis eemaldas elektroskoobist eraldumise, oli maavälist päritolu. Millikan oli esimene, kes selle oletuse tegi ja just tema andis sellele nähtusele tänapäevase nime – kosmiline kiirgus.
Nüüdseks on kindlaks tehtud, et esmane kosmiline kiirgus koosneb stabiilsetest kõrge energiaga osakestest, mis lendavad kõige rohkem erinevaid suundi. Kosmilise kiirguse intensiivsus piirkonnas Päikesesüsteem keskmiselt 2-4 osakest 1 cm 2 kohta 1 s. See koosneb:
- prootonid - 91%
- α-osakesed – 6,6%
- muude raskemate elementide tuumad – alla 1%
- elektronid - 1,5%
- Kosmilise päritoluga röntgen- ja gammakiirgus
- päikesekiirgus.
Kosmosest lendavad esmased kosmilised osakesed interakteeruvad atmosfääri ülemistes kihtides olevate aatomite tuumadega ja moodustavad nn sekundaarseid kosmilisi kiiri. Kosmiliste kiirte intensiivsus Maa magnetpooluste lähedal on ligikaudu 1,5 korda suurem kui ekvaatoril.
Kosmiliste osakeste keskmine energia on umbes 10 4 MeV ja üksikute osakeste energia on 10 12 MeV ja rohkem.
3. KUIDAS KOSMILINE KIIRGUS TEKIB?
Kõrval kaasaegsed ideed Suure energiaga kosmilise kiirguse peamine allikas on supernoova plahvatused. NASA Orbiting X-ray Teleskoobi andmed on andnud uusi tõendeid selle kohta, et suur osa Maad pidevalt pommitavast kosmilisest kiirgusest pärineb lööklainest, mis levib supernoova plahvatusest, mis registreeriti juba 1572. aastal. Chandra röntgenobservatooriumi vaatluste põhjal jätkavad supernoova jäänuste kiirenemist kiirusega üle 10 miljoni km/h, tekitades kaks lööklainet, millega kaasneb massiivne vabanemine. röntgenikiirgus. Pealegi üks laine
liigub väljapoole tähtedevahelisse gaasi ja teine
sissepoole, keskkoha poole endine täht. Sa saad ka
väidavad, et märkimisväärne osa energiast
"sisemine" lööklaine läheb aatomituumade kiirendamiseks valguselähedasele kiirusele.
Kõrge energiaga osakesed tulevad meieni teistest galaktikatest. Nad võivad selliseid energiaid saavutada Universumi ebahomogeensetes magnetväljades kiirendades.
Loomulikult on kosmilise kiirguse allikaks ka meile lähim täht – Päike. Päike kiirgab perioodiliselt (põletuste ajal) päikese kosmilisi kiiri, mis koosnevad peamiselt madala energiaga prootonitest ja α-osakestest.
4. KOSMILISE KIIRGUSE MÕJU INIMESELE
JA KESKKOND
Nice'i Sophia Antipolise ülikooli teadlaste läbiviidud uuringu tulemused näitavad, et kosmiline kiirgus mängis Maa bioloogilise elu tekkimisel kriitilist rolli. Juba ammu on teada, et aminohapped võivad eksisteerida kahel kujul – vasakukäelised ja paremakäelised. Maal aga kõige aluses bioloogilised organismid, looduslikult arenenud, leidub ainult vasakukäelisi aminohappeid. Ülikooli töötajate arvates tuleks põhjust otsida kosmosest. Niinimetatud ringpolariseeritud kosmiline kiirgus hävitas paremakäelised aminohapped. Ringpolariseeritud valgus on kosmiliste elektromagnetväljade poolt polariseeritud kiirguse vorm. See kiirgus tekib siis, kui tähtedevahelise tolmu osakesed joonduvad mööda magnetvälja jooni, mis läbivad kogu ümbritsevat ruumi. Ringpolariseeritud valgus moodustab 17% kogu kosmilisest kiirgusest kõikjal kosmoses. Olenevalt polarisatsiooni suunast lõhub selline valgus selektiivselt ühte tüüpi aminohappeid, mida kinnitavad eksperiment ja kahe meteoriidi uuringu tulemused.
Kosmiline kiirgus on üks ioniseeriva kiirguse allikaid Maal.
Loomulik taustkiirgus kosmilise kiirguse tõttu merepinnal on 0,32 mSv aastas (3,4 µR tunnis). Kosmiline kiirgus moodustab vaid 1/6 elanikkonna saadavast aastasest efektiivdoosist. Kiirgustasemed on erinevates piirkondades erinevad. Seega on põhja- ja lõunapoolus kosmiliste kiirte suhtes vastuvõtlikum kui ekvatoriaalvöönd, kuna Maa lähedal on magnetväli, mis suunab laetud osakesi kõrvale. Lisaks, mida kõrgemal sa maapinnast oled, seda intensiivsem on kosmiline kiirgus. Seega, elades mägistel aladel ja kasutades pidevalt õhutransporti, puutume kokku täiendava kiirgusriskiga. Inimesed, kes elavad merepinnast kõrgemal kui 2000 m, saavad kosmiliste kiirte efektiivse ekvivalentdoosi, mis on mitu korda suurem kui merepinnal elavatel inimestel. 4000 m kõrguselt tõustes ( maksimaalne kõrgus inimeste elukoht) kuni 12 000 m (reisijateveo maksimaalne lennukõrgus), suureneb kokkupuute tase 25 korda. Ja 7,5-tunnisel lennul tavalisel turbopropellerlennukil on saadav kiirgusdoos ligikaudu 50 μSv. Kokku saab Maa elanikkond õhutranspordi kasutamise kaudu kiirgusdoosi umbes 10 000 man-Sv aastas, mis on keskmiselt elaniku kohta maailmas umbes 1 μSv aastas ja Põhja-Ameerikas ligikaudu 10 μSv.
Ioniseeriv kiirgus mõjutab negatiivselt inimeste tervist, häirib elusorganismide elutähtsaid funktsioone:
· suure läbitungimisvõimega hävitab keha kõige intensiivsemalt jagunevaid rakke: luuüdi, seedekulglat jne.
· põhjustab muutusi geenitasandil, mis viib hiljem mutatsioonideni ja pärilike haiguste tekkeni.
põhjustab pahaloomuliste kasvajarakkude intensiivset jagunemist, mis viib nende tekkeni vähihaigused.
· toob kaasa muutused närvisüsteemis ja südametöös.
· seksuaalfunktsioon on pärsitud.
· Põhjustab nägemiskahjustusi.
Kosmosest tulev kiirgus mõjutab isegi lennupilootide nägemist. Uuriti 445 umbes 50-aastase mehe nägemistingimusi, kellest 79 olid lennupiloodid. Statistika on näidanud, et elukutselistel pilootidel on risk läätse tuuma katarakti tekkeks kolm korda suurem kui teiste elukutsete esindajatel ja veelgi enam astronautidel.
Kosmiline kiirgus on üks ebasoodsad tegurid astronautide keha jaoks, mille tähtsus lendude ulatuse ja kestuse suurenedes pidevalt suureneb. Kui inimene satub väljapoole Maa atmosfääri, kus galaktikate ja ka päikese kosmiliste kiirte pommitamine on palju tugevam: tema kehast võib sekundiga läbi tormata umbes 5 tuhat iooni, mis on võimelised hävitama kehas olevaid keemilisi sidemeid ja põhjustades sekundaarsete osakeste kaskaadi. Väikestes annustes ioniseeriva kiirgusega kokkupuute oht on tingitud suurenenud vähi- ja pärilike haiguste riskist. Suurim oht galaktikatevahelistest kiirtest tuleneb rasketest laetud osakestest.
Biomeditsiiniliste uuringute ja ruumis eksisteeriva kiirguse hinnanguliste tasemete põhjal määrati astronautidele maksimaalsed lubatud kiirgusdoosid. Need on 980 rem jalgade, pahkluude ja käte jaoks, 700 rem naha jaoks, 200 rem vereloomeorganite jaoks ja 200 rem silmade jaoks. Katsetulemused näitasid, et kaaluta oleku tingimustes kiirguse mõju suureneb. Kui need andmed kinnitust leiavad, on kosmilise kiirguse oht inimestele tõenäoliselt suurem, kui algselt arvati.
Kosmilised kiired võivad mõjutada Maa ilma ja kliimat. Briti meteoroloogid on tõestanud, et kõige suurema kosmilise kiirte aktiivsuse perioodidel on pilves ilm. Asi on selles, et millal kosmilised osakesed Atmosfääri purskades tekitavad nad laetud ja neutraalsete osakeste laia “dušši”, mis võib esile kutsuda tilkade kasvu pilvedes ja pilvkatte suurenemise.
Päikese-maafüüsika instituudi uuringute kohaselt on praegu täheldatud anomaalset tõusu päikese aktiivsus, mille põhjused on teadmata. Päikesepõletus on energia vabanemine, mis on võrreldav mitme tuhande vesinikupommi plahvatusega. Eriti tugevate puhangute ajal elektromagnetiline kiirgus Maale jõudes muudab see planeedi magnetvälja – justkui raputab seda, mis mõjutab ilmastikutundlike inimeste heaolu. Maailma Terviseorganisatsiooni andmetel moodustavad need 15% maailma elanikkonnast. Samuti hakkab kõrge päikeseaktiivsuse korral intensiivsemalt paljunema mikrofloora ja suureneb inimese vastuvõtlikkus paljudele nakkushaigustele. Seega algavad gripiepideemiad 2,3 aastat enne maksimaalset päikeseaktiivsust või 2,3 aastat pärast seda.
Seega näeme, et isegi väike osa atmosfääri kaudu meieni jõudvast kosmilisest kiirgusest võib avaldada märgatavat mõju inimese organismile ja tervisele, atmosfääris toimuvatele protsessidele. Üks Maal elu tekke hüpoteese viitab sellele, et kosmilised osakesed mängivad meie planeedi bioloogilistes ja keemilistes protsessides olulist rolli.
5. KOSMILISE KIIRGUSE KAITSEVAHENDID
Tungimisprobleemid
mees kosmosesse – omamoodi katsumus
meie teaduse küpsuse kivi.
Akadeemik N. Sissakyan.
Vaatamata sellele, et Universumi kiirgus võis kaasa tuua elu tekke ja inimese ilmumise, on see inimese enda jaoks puhtal kujul hävitav.
Inimese eluruum on piiratud väga väikesega
vahemaad - see on Maa ja mitu kilomeetrit selle pinnast kõrgemal. Ja siis – “vaenulik” ruum.
Kuid kuna inimene ei loobu püüdmast tungida Universumi avarustesse, vaid valdab neid üha intensiivsemalt, tekkis vajadus luua teatud fondid kaitse ruumi negatiivse mõju eest. See on astronautide jaoks eriti oluline.
Vastupidiselt levinud arvamusele ei kaitse meid kosmiliste kiirte rünnaku eest mitte Maa magnetväli, vaid paks atmosfäärikiht, kus iga pinna cm 2 kohta on kilogramm õhku. Seetõttu ületab kosmiline prooton atmosfääri lennates keskmiselt vaid 1/14 oma kõrgusest. Astronaudid on sellisest kaitsekestast ilma jäetud.
Nagu arvutused näitavad, kosmoselennu ajal on kiirgusvigastuste riski nullini vähendada. Kuid saate seda minimeerida. Ja siin on kõige olulisem kosmoselaeva, st selle seinte passiivne kaitse.
Doosikoormuste riski vähendamiseks alates päikeseenergia kosmilised kiired, nende paksus peaks kergsulamite puhul olema vähemalt 3-4 cm Plastid võiksid olla alternatiiviks metallidele. Näiteks polüetüleen, sama materjal, millest valmistatakse tavalisi poekotte, blokeerib 20% rohkem kosmilisi kiiri kui alumiinium. Tugevdatud polüetüleen on 10 korda tugevam kui alumiinium ja samal ajal kergem kui "tiibadega metall".
KOOS kaitse galaktika kosmiliste kiirte eest, omades hiiglaslikke energiaid, on kõik palju keerulisem. Pakutakse välja mitu võimalust astronautide kaitsmiseks nende eest. Laeva ümber saate luua kaitseaine kihi sarnane Maa atmosfääriga. Näiteks kui kasutate vett, mis on igal juhul vajalik, on vaja 5 m paksust kihti. Sel juhul läheneb veehoidla mass 500 tonnile, mis on palju. Võite kasutada ka etüleeni - tahke, mis ei nõua paake. Aga ka siis oleks vajaminev mass vähemalt 400 tonni.Võib kasutada vedelat vesinikku. See blokeerib kosmilisi kiiri 2,5 korda paremini kui alumiinium. Tõsi, kütusemahutid oleksid kogukad ja rasked.
Soovitati teine skeem orbiidil olevate inimeste kaitsmiseks, mida võib nimetada magnetahel. Üle magnetvälja liikuvale laetud osakesele mõjub jõud, mis on suunatud liikumissuunaga risti (Lorentzi jõud). Sõltuvalt väljajoonte konfiguratsioonist võib osake kalduda peaaegu igas suunas või siseneda ringikujulisele orbiidile, kus ta pöörleb lõputult. Sellise välja loomiseks on vaja ülijuhtivusel põhinevaid magneteid. Sellise süsteemi mass on 9 tonni, see on palju kergem kui ainekaitse, kuid siiski raske.
Teise idee pooldajad teevad ettepaneku laadida kosmoselaev elektriga, kui väliskesta pinge on 2 10 9 V, siis on laev võimeline peegeldama kõiki kosmiliste kiirte prootoneid energiaga kuni 2 GeV. Kuid elektriväli ulatub kümnete tuhandete kilomeetrite kaugusele ja kosmoselaev tõmbab sellest tohutust mahust elektrone. Nad põrkuvad vastu kesta energiaga 2 GeV ja käituvad samamoodi nagu kosmilised kiired.
Kosmonautide kosmoseskäikude riietus väljaspool kosmoselaeva peaks olema terve päästesüsteem:
· peab looma hingamiseks ja rõhu hoidmiseks vajaliku atmosfääri;
· peab tagama inimkehas tekkiva soojuse eemaldamise;
· peaks kaitsma ülekuumenemise eest, kui inimene on päikeselisel küljel, ja jahtumise eest, kui inimene on varjus; nende erinevus on üle 100 0 C;
· kaitsta päikesekiirguse pimestamise eest;
· kaitsta meteoroloogiliste ainete eest;
· peab võimaldama vaba liikumist.
Skafanderi väljatöötamine algas 1959. aastal. Skafandreid on mitmeid modifikatsioone, need muutuvad ja täienevad pidevalt, peamiselt uute, täiustatud materjalide kasutamise kaudu.
Skafander on keerukas ja kallis seade ning sellest on lihtne aru saada, kui tutvuda nõuetega, mis esitatakse näiteks Apollo kosmonautide skafandrile. See skafand peab kaitsma astronauti järgmiste tegurite eest:
Pooljäiga skafandri ehitus (ruumi jaoks)
Esimene skafander kosmoseskõnnideks, mida A. Leonov kasutas, oli jäik, paindumatu, kaalus umbes 100 kg, kuid kaasaegsed pidasid seda tõeliseks tehnikaimeks ja “autost keerulisemaks masinaks”.
Seega ei ole kõik ettepanekud astronautide kaitsmiseks kosmiliste kiirte eest usaldusväärsed.
6. UNIVERSUMI HARIDUS
Ausalt öeldes ei taha me ainult teada
kuidas see on üles ehitatud, aga võimalusel ka eesmärgi saavutamiseks
utoopiline ja julge välimusega – saa aru, miks
loodus on just selline. See on
Prometheanlik teadusliku loovuse element.
A. Einstein.
Niisiis tuleb kosmiline kiirgus meieni Universumi piiritutest avarustest. Kuidas tekkis universum ise?
Just Einstein tuli välja teoreemiga, mille alusel püstitati selle esinemise hüpoteesid. Universumi tekke kohta on mitmeid hüpoteese. Kaasaegses kosmoloogias on kaks kõige populaarsemat Suure Paugu teooria ja inflatsiooniteooria.
Kaasaegsed Universumi mudelid põhinevad A. Einsteini üldrelatiivsusteoorial. Einsteini gravitatsioonivõrrandil pole mitte üks, vaid palju lahendusi, mis seletab paljude kosmoloogiliste mudelite olemasolu.
Esimese mudeli töötas välja A. Einstein 1917. aastal. Ta lükkas tagasi Newtoni postulaadid ruumi ja aja absoluutsuse ja lõpmatuse kohta. Selle mudeli kohaselt on maailmaruum homogeenne ja isotroopne, aine jaotub selles ühtlaselt, masside gravitatsiooniline külgetõmme kompenseeritakse universaalse kosmoloogilise tõukejõuga. Universumi olemasolu on lõpmatu ja ruum on piiritu, kuid piiratud. Universum sisse kosmoloogiline mudel Einstein on paigal, ajas lõpmatu ja ruumis piiritu.
1922. aastal ilmus vene matemaatik ja geofüüsik A.A. Friedman loobus statsionaarsuse postulaadist ja sai lahenduse Einsteini võrrandile, mis kirjeldab universumit "paisuva" ruumiga. 1927. aastal võttis Belgia abt ja teadlane J. Lemaitre astronoomiliste vaatluste põhjal kasutusele selle kontseptsiooni. Universumi kui ülitiheda oleku algus ja Universumi sünd Suure Pauguna. 1929. aastal avastas Ameerika astronoom E. P. Hubble, et kõik galaktikad eemalduvad meist ja kiirusega, mis kasvab proportsionaalselt kaugusega – galaktikate süsteem paisub. Universumi paisumist peetakse teaduslikult kindlaks tehtud faktiks. J. Lemaitre’i arvutuste järgi oli Universumi raadius algolekus 10 -12 cm, mis
suuruselt lähedane elektroni raadiusele ja selle
tihedus oli 10 96 g/cm3. Alates
algseisundis lülitus Universum selle tulemusena paisumisele suur pauk . A. A. Friedmani õpilane G. A. Gamov soovitas seda aine temperatuur pärast plahvatust oli kõrge ja langes koos Universumi paisumisega. Tema arvutused näitasid, et Universum läbib oma evolutsioonis teatud etapid, mille käigus moodustub keemilised elemendid ja struktuurid.
Hadroni ajastu(rasked osakesed, mis astuvad tugevasse interaktsiooni). Ajastu kestus on 0,0001 s, temperatuur 10 12 Kelvini kraadi, tihedus 10 14 g/cm 3. Ajastu lõpus toimub osakeste ja antiosakeste annihilatsioon, kuid teatud arv prootoneid, hüperoneid ja mesoneid jääb alles.
Leptonite ajastu(valgusosakesed, mis sisenevad elektromagnetilise interaktsiooni). Ajastu kestus on 10 s, temperatuur 10 10 Kelvini kraadi, tihedus 10 4 g/cm 3. Peamist rolli mängivad kerged osakesed, mis osalevad prootonite ja neutronite vahelistes reaktsioonides.
Footonite ajastu. Kestus 1 miljon aastat. Suurem osa massist – Universumi energiast – pärineb footonitest. Ajastu lõpuks langeb temperatuur 10 10 kraadilt 3000 kraadini Kelvin, tihedus - 10 4 g/cm 3 kuni 1021 g/cm 3. Peaosa mängib kiirgus, mis ajastu lõpul eraldub ainest.
Tähtede ajastu toimub 1 miljon aastat pärast universumi sündi. Täheajastul algab prototähtede ja protogalaktikate moodustumise protsess.
Siis avaneb suurejooneline pilt metagalaktika struktuuri kujunemisest.
Teine hüpotees on Universumi inflatsioonimudel, mis käsitleb Universumi loomist. Loomise idee on seotud kvantkosmoloogia. See mudel kirjeldab universumi arengut alates hetkest 10–45 s pärast paisumise algust.
Selle hüpoteesi kohaselt läbib kosmiline evolutsioon varajases universumis mitmeid etappe. Universumi algus on teoreetilised füüsikud määratlenud kui kvant-supergravitatsiooni olek universumi raadiusega 10–50 cm(Võrdluseks: aatomi suurus on määratletud kui 10–8 cm ja suurus aatomituum 10-13 cm). Põhisündmused varajases Universumis leidsid aset tühiselt väikese ajavahemiku jooksul 10-45 s kuni 10-30 s.
Inflatsiooni staadium. Kvanthüppe tulemusena läks universum ergastatud vaakumi olekusse ja aine ja kiirguse puudumisel intensiivselt laiendatud vastavalt eksponentsiaalseadusele. Sel perioodil loodi Universumi enda ruum ja aeg. 10–34 sekundit kestnud inflatsioonifaasi perioodil paisus Universum kujuteldamatult väikestest kvantsuurustest (10–33) kujuteldamatult suureks (10 1000000) cm, mis on vaadeldava universumi suurusest mitu suurusjärku suurem. 10 28 cm Kogu see algperiood Universumis ei olnud seal ei olnud mateeriat ega kiirgust.
Üleminek inflatsioonifaasist footoni staadiumisse. Vale vaakumi seisund lagunes, vabanenud energia läks raskete osakeste ja antiosakeste sünniks, mis pärast annihilatsiooni andsid võimsa kiirguse (valguse) sähvatuse, mis valgustas ruumi.
Aine eraldamise etapp kiirgusest: pärast annihilatsiooni allesjäänud aine muutus kiirgusele läbipaistvaks, kontakt aine ja kiirguse vahel kadus. Ainetest eraldatud kiirgus on tänapäevane reliikvia taust on jääknähtus esialgsest kiirgusest, mis tekkis pärast plahvatust Universumi tekke alguses. IN edasine areng Universum liikus kõige lihtsamast homogeensest olekust üha enama loomise suunas keerulised struktuurid– aatomid (esialgu vesinikuaatomid), galaktikad, tähed, planeedid, raskete elementide süntees tähtede soolestikus, sh elu tekkeks, elu tekkeks ja loomise krooniks inimeseks vajalike elementide süntees.
Universumi evolutsiooni etappide erinevus inflatsioonimudelis ja Suure Paugu mudelis See kehtib ainult algstaadiumis umbes 10–30 s, siis pole neil mudelitel põhimõttelisi erinevusi. Kosmilise evolutsiooni mehhanismide seletamise erinevused seotud ideoloogiliste hoiakutega .
Esimene oli Universumi eksisteerimise alguse ja lõpu probleem, mille äratundmine läks vastuollu materialistlike väidetega aja ja ruumi igavikust, mitteloomisest ja hävimatusest jne.
1965. aastal tõestasid Ameerika teoreetilised füüsikud Penrose ja S. Hawking teoreemi, mille kohaselt peab igas paisuva universumi mudelis tingimata olema singulaarsus – katkestus ajajoontes minevikus, mida võib mõista aja algusena. . Sama kehtib ka olukorra kohta, kui paisumine asendub kokkusurumisega – siis tekib tulevikus ajajoontes katkestus – aegade lõpp. Veelgi enam, kokkusurumise alguse punkti tõlgendatakse kui aegade lõppu - Suurt äravoolu, millesse ei voola mitte ainult galaktikad, vaid ka kogu universumi mineviku "sündmused".
Teine probleem on seotud maailma loomisega eimillestki. A.A. Friedman tuletab matemaatiliselt nullmahuga ruumi paisumise alguse hetke ning oma 1923. aastal ilmunud populaarses raamatus “Maailm kui ruum ja aeg” räägib ta võimalusest “luua maailm eimillestki. ” Katse lahendada kõige eimillestki tekkimise probleemi tegi 80ndatel Ameerika füüsik A. Gut ja Nõukogude füüsik A. Linde. Universumi alalhoidev energia jagunes gravitatsiooniliseks ja mittegravitatsiooniliseks osaks. erinevad märgid. Ja siis on universumi koguenergia võrdne nulliga.
Teadlaste jaoks tekib suurim raskus kosmilise evolutsiooni põhjuste selgitamisel. Universumi arengut selgitavad kaks peamist kontseptsiooni: iseorganiseerumise mõiste ja kreatsionismi mõiste.
Iseorganiseerumise kontseptsiooni jaoks on materiaalne universum ainuke reaalsus ja peale selle ei eksisteeri ühtegi teist reaalsust. Sel juhul kirjeldatakse evolutsiooni järgmiselt: toimub süsteemide spontaanne järjestamine järjest keerukamate struktuuride tekke suunas. Dünaamiline kaos loob korra. Kosmilise evolutsiooni eesmärki pole.
Kreatsionismi ehk loomingu kontseptsiooni raames seostatakse Universumi evolutsiooni reaalsuse poolt määratud programmi elluviimisega rohkem kõrge järjekord kui materiaalne maailm. Kreatsionismi pooldajad juhivad tähelepanu suunatud arengu olemasolule lihtsatest süsteemidest keerukamatele ja infomahukamatele, mille käigus loodi tingimused elu ja inimese tekkeks. Universumi olemasolu, milles me elame, sõltub põhiliste füüsikaliste konstantide arvväärtustest - Plancki konstant, pidev gravitatsioon jne. Numbrilised väärtused Need konstandid määravad Universumi põhijooned, aatomite, planeetide, tähtede suuruse, aine tiheduse ja universumi eluea. Sellest järeldatakse, et füüsiline struktuur Universum on programmeeritud ja suunatud elu tekkimisele. Lõplik eesmärk kosmiline evolutsioon – inimese ilmumine universumisse vastavalt Looja plaanidele.
Teine lahendamata probleem on Universumi edasine saatus. Kas see laieneb lõputult või pöördub see protsess mõne aja pärast tagasi ja algab tihendamisetapp? Valiku nende stsenaariumide vahel saab teha siis, kui on olemas andmed Universumi aine kogumassi (või selle keskmise tiheduse) kohta, mis ei ole veel piisavad.
Kui Universumi energiatihedus on madal, siis see paisub igaveseks ja jahtub järk-järgult. Kui energiatihedus on suurem kui teatud kriitiline väärtus, siis asendatakse laiendusaste tihendusastmega. Universum kahaneb ja soojeneb.
Inflatsioonimudel ennustas, et energiatihedus peaks olema kriitiline. Enne 1998. aastat tehtud astrofüüsikalised vaatlused näitasid aga, et energiatihedus oli ligikaudu 30% kriitilisest. Kuid viimaste aastakümnete avastused on võimaldanud puuduva energia "leida". On tõestatud, et vaakumil on positiivne energia (nn tume energia) ja see jaotub ruumis ühtlaselt (mis tõestab veel kord, et vaakumis pole "nähtamatuid" osakesi).
Tänapäeval on Universumi tuleviku küsimusele vastamiseks palju rohkem võimalusi ja need sõltuvad oluliselt sellest, milline varjatud energiat seletav teooria on õige. Aga me võime ühemõtteliselt öelda, et meie järeltulijad näevad maailm täiesti erinev sinust ja minust.
On väga põhjendatud kahtlused, et lisaks objektidele, mida me universumis näeme, on neid ka suur kogus peidetud, kuid ka massiga ja see "tume mass" võib olla 10 või enam korda suurem kui nähtav.
Lühidalt võib Universumi omadusi esitada sellisel kujul.
Lühike elulugu Universum
Vanus: 13,7 miljardit aastat
Universumi vaadeldava osa suurus:
13,7 miljardit valgusaastat, ligikaudu 10 28 cm
Aine keskmine tihedus: 10–29 g/cm3
Kaal: rohkem kui 10 50 tonni
Kaal sünnihetkel:
Suure Paugu teooria järgi – lõpmatu
inflatsiooniteooria järgi - alla milligrammi
Universumi temperatuur:
plahvatuse hetkel – 10 27 K
kaasaegne - 2,7 K
|
|
7. KOKKUVÕTE
Kogudes infot kosmilise kiirguse ja selle mõju kohta keskkonnale, veendusin, et maailmas on kõik omavahel seotud, kõik voolab ja muutub ning me tunneme pidevalt kauge mineviku kajasid alates Universumi tekkest.
Teistest galaktikatest meieni jõudnud osakesed kannavad endaga kaasa informatsiooni kaugete maailmade kohta. Need "kosmosetulnukad" võivad oluliselt mõjutada meie planeedi loodust ja bioloogilisi protsesse.
Kosmoses on kõik erinev: Maa ja taevas, päikeseloojangud ja päikesetõusud, temperatuur ja rõhk, kiirused ja vahemaad. Suur osa sellest tundub meile arusaamatu.
Kosmos pole veel meie sõber. See seisab silmitsi inimesega kui võõra ja vaenuliku jõuga ning iga astronaut, kes läheb orbiidile, peab olema valmis sellega võitlema. See on väga raske ja inimene ei välju alati võitjana. Aga mida kallim on võit, seda väärtuslikum see on.
Kosmose mõju on üsna raske hinnata, ühelt poolt viis see elu tekkeni ja lõpuks lõi inimese enda, teisalt oleme sunnitud end selle eest kaitsma. Sel juhul on ilmselgelt vaja leida kompromiss ja püüda mitte hävitada praegu valitsevat habrast tasakaalu.
Juri Gagarin, nähes Maad kosmosest esimest korda, hüüatas: "Kui väike see on!" Peame neid sõnu meeles pidama ja oma planeedi eest kõigest väest hoolt kandma. Kosmosesse pääseme ju ainult Maalt.
8. BIBLIOGRAAFIA.
1. Buldakov L.A., Kalistratova V.S. Radioaktiivne kiirgus ja tervis, 2003.
2. Levitan E.P. Astronoomia. – M.: Haridus, 1994.
3. Parker Yu. Kuidas kaitsta kosmoserändureid. // Teadusmaailmas. - 2006, nr 6.
4. Prigožin I.N. Universumi minevik ja tulevik. – M.: Teadmised, 1986.
5. Hawking S. Lühike ajalugu suurest paugust mustade aukudeni. – Peterburi: Amphora, 2001.
6. Entsüklopeedia lastele. Kosmonautika. – M.: “Avanta+”, 2004.
7. http://www. rol. ru/ uudised/ misc/ spacenews/ 12.00.25. htm
8. http://www. grani. ru/Society/Science/m. 67908.html
Vene filosoof N.F. Fedorov (1828–1903) kuulutas esimesena, et inimesed seisavad silmitsi kogu kosmose uurimise teega kui inimkonna arengu strateegilise teega. Ta juhtis tähelepanu tõsiasjale, et ainult nii suur ala suudab enda poole meelitada kogu vaimse energia, kõik inimkonna jõud, mis raisatakse vastastikusele hõõrdumisele või raisatakse pisiasjadele. ... Tema idee ümberorienteerimisest tööstus- ja teaduslikku potentsiaali sõjatööstuslik kompleks kosmose, sealhulgas süvakosmose uurimis- ja arendustegevuseks, võib radikaalselt vähendada sõjalist ohtu maailmas. Et see praktikas juhtuks, peab see esmalt juhtuma nende inimeste peas, kes üldse globaalseid otsuseid langetavad. ...
Kosmoseuuringute teel tekivad mitmesugused raskused. Peamine takistus, mis väidetavalt esile kerkib, on kiirgusprobleem, siin on selle kohta väljaannete loend:
29.01.2004, ajaleht “Trud”, “Kiiritus orbiidil”;
("Ja siin on kurb statistika. Meie 98 lennanud kosmonaudist pole enam elus kaheksateist, see tähendab iga viies. Neist neli surid Maale naastes, Gagarin lennuõnnetuses. Neli suri vähki (Anatoli Levtšenko oli 47-aastane, Vladimir Vasjutin - 50...).")
2. Kulguri Curiosity Marsile 254 päeva jooksul oli kiirgusdoos üle 1 Sv, s.o. keskmiselt üle 4 mSv/ööpäevas.
3. Kui astronaudid lendavad ümber Maa, jääb kiirgusdoos vahemikku 0,3–0,8 mSv/ööpäevas ()
4. Alates kiirguse avastamisest, selle teaduslikust uurimisest ja praktilisest massilisest väljatöötamisest tööstuse poolt on kogunenud tohutul hulgal, sealhulgas kiirguse mõjusid inimorganismile.
Et seostada astronaudi haigust kokkupuutega kosmosekiirgusega, on vaja võrrelda kosmosesse lennanud astronautide esinemissagedust kontrollrühma astronautide esinemissagedusega, kes ei olnud kosmoses viibinud.
5. Kosmoseinterneti entsüklopeedia www.astronaut.ru sisaldab kogu infot kosmosesse lennanud kosmonautide, astronautide ja taikonautide ning lendudeks valitud kandidaatide kohta, kes ei lennanud kosmosesse.
Neid andmeid kasutades koostasin NSVL/Venemaa kohta kokkuvõtliku tabeli, kus on kirjas isikuretked, sünni- ja surmakuupäevad, surmapõhjused jne.
Kokkuvõtlikud andmed on esitatud tabelis:
| Andmebaasis
ruumi entsüklopeediad, Inimene |
Nad elavad
Inimene |
Surnud
kõigil põhjustel Inimene |
Surnud
vähist, Inimene |
|
| Lendasime kosmosesse | 116
,
nendest 28 - lennuajaga kuni 15 päeva, 45 - lennuajaga 16 kuni 200 päeva, 43 - lennuajaga 201 kuni 802 päeva |
87
(keskmine vanus - 61 aastat) nendest |
29
(25%) keskmine vanus - 61 aastat |
7
(6%), nendest 3 - lennuajaga 1-2 päeva, 3 - lennuajaga 16-81 päeva 1 – 269 lennupäevaga |
| Kosmosesse ei lennanud | 158 | 101
(keskmine vanus - 63 aastat) nendest |
57
(36%)
keskmine vanus - 59 aastat |
11 (7%) |
Kosmosesse lennanud inimeste rühma vahel ei ole olulisi ja ilmseid erinevusi kontrollrühm ei tuvastatud.
116 NSVL/Venemaa vähemalt korra kosmosesse lennanud inimesest 67 inimesel oli individuaalne kosmoselennu aeg üle 100 päeva (maksimaalselt 803 päeva), neist 3 surid 64-, 68- ja 69-aastaselt. Ühel hukkunul oli vähk. Ülejäänud on elus 2013. aasta novembri seisuga, sealhulgas 20 kosmonauti maksimaalse lennutunniga (382 kuni 802 päeva) doosidega (210 - 440 mSv) keskmise ööpäevase doosiga 0,55 mSv. See kinnitab pikaajaliste kosmoselendude kiirgusohutust.
6. Suurendatud annuseid saanud inimeste tervise kohta on ka palju muid andmeid kiirgusega kokkupuude NSV Liidus tuumatööstuse loomise aastatel. Seega “PA Mayakis”: “Aastatel 1950-1952. välise gamma doosikiirused (kiirgus tehnoloogiliste seadmete läheduses ulatus 15-180 mR/h. Aastased väliskiirguse doosid 600 vaadeldud tehase töötaja kohta olid 1,4-1,9 Sv/aastas. Mõnel juhul ulatusid väliskiirguse maksimaalsed aastadoosid 7-ni. 8 Sv/aastas...
2300 töötajast, kes kannatasid kroonilise kiiritushaiguse all, jääb pärast 40–50-aastast jälgimist ellu 1200 inimest, kelle keskmine kogudoos on 2,6 Gy 75-aastaselt. Ja 1100 surmast (keskmine annus 3,1 Gy) oli märgatavalt suurenenud pahaloomuliste kasvajate osakaal surmapõhjuste struktuuris, kuid nende keskmine vanus oli 65 aastat.
"Tuumapärandiga seotud probleemid ja nende lahendamise viisid." — E.V peatoimetuse all. Evstratova, A.M. Agapova, N.P. Laverova, L.A. Bolshova, I.I. Linge. — 2012 — 356 lk. - T1. (lae alla)
7. “...laiaulatuslikud uuringud, milles osales ligikaudu 100 000 Hiroshima ja Nagasaki 1945. aasta aatomipommiplahvatuste ellujäänut, on näidanud, et vähk on siiani ainus suurenenud suremuse põhjus selles elanikkonnarühmas.
„Samas ei ole vähi teke kiirguse mõjul spetsiifiline, selle põhjuseks võivad olla ka muud looduslikud või tehislikud tegurid (suitsetamine, õhu, vee saastumine, kemikaalidega tooted jne). . Kiirgus suurendab ainult ilma selleta eksisteerivat riski. Näiteks usuvad Venemaa arstid, et vale toitumise panus vähi arengusse on 35% ja suitsetamine 31%. Ja kiirguse panus isegi tõsise kokkupuute korral ei ületa 10%. 
(allikas: “Likvidaatorid. Tšernobõli radioloogilised tagajärjed”, V. Ivanov, Moskva, 2010 (allalaadimine)
8. „Kaasaegses meditsiinis on kiiritusravi üks kolmest vähiravi võtmemeetodist (teised kaks on keemiaravi ja traditsiooniline kirurgia). Samas on kõrvaltoimete raskusastmest lähtuvalt kiiritusravi palju kergemini talutav. Eriti rasketel juhtudel võivad patsiendid saada väga suure koguannuse - kuni 6 halli (hoolimata asjaolust, et umbes 7-8 halli annus on surmav!). Kuid isegi nii suure annuse korral pöördub patsient taastudes sageli tagasi täisväärtuslikku elu terve inimene- isegi kiiritusravi kliinikute endistele patsientidele sündinud lastel ei esine kiiritusraviga seotud kaasasündinud geneetiliste kõrvalekallete tunnuseid.
Kui te hoolikalt kaalute ja kaalute fakte, siis selline nähtus nagu radiofoobia - irratsionaalne hirm kiirguse ja kõige sellega seonduva ees muutub see täiesti ebaloogiliseks. Tõepoolest: inimesed usuvad, et midagi hirmsat on juhtunud, kui dosimeetri näidik näitab vähemalt kahekordset looduslikku fooni – ja samal ajal minnakse hea meelega tervist parandama radooniallikatesse, kus foon võib olla kümme või enam korda kõrgem. . Suured ioniseeriva kiirguse doosid ravivad surmaga lõppevaid haigusi – ja samas peab kogemata kiirgusvälja sattunud inimene oma tervise halvenemise (kui selline halvenemine üldse aset leiab) selgelt kiirguse mõju arvele.“ ("Kiirgus meditsiinis", Yu.S. Koryakovsky, A.A. Akatov, Moskva, 2009)
Suremusstatistika näitab, et Euroopas sureb iga kolmas inimene mitmesugused vähihaigused.
Üks peamisi pahaloomuliste kasvajate ravimeetodeid on kiiritusravi, mis on vajalik ligikaudu 70%-le vähihaigetest, samas kui Venemaal saab seda vaid ligikaudu 25% abivajajatest. ()
Kõigi kogutud andmete põhjal võime julgelt väita: kosmoseuuringute käigus tekkiva kiirguse probleem on tugevalt liialdatud ja tee kosmoseuuringuteni on inimkonna jaoks avatud.
P.S. Artikkel ilmus aastal erialane ajakiri"Aatomistrateegiat" ja enne seda ajakirja veebisaidil hindasid mitmed spetsialistid. Siin on kõige informatiivsem kommentaar, mis seal on: " Mis on kosmiline kiirgus. See on päikese + galaktiline kiirgus. Päikeseline on mitu korda intensiivsem kui galaktiline, eriti päikese aktiivsuse ajal. See määrab põhiannuse. Selle komponent ja energia koostis on prootonid (90%) ja ülejäänu on vähemtähtis (elektr., gamma,...). Prootonite põhifraktsiooni energia on keV kuni 80-90 MeV. (On ka kõrge energiaga saba, aga see on juba protsendi jagu.) 80 MeV prootoni ulatus on ~7 (g/cm^2) ehk umbes 2,5 cm alumiiniumi. Need. kosmoselaeva 2,5-3 cm paksuses seinas neelduvad need täielikult. Kuigi prootonid tekivad aastal tuumareaktsioonid alumiinium toodab neutroneid, kuid tootmise efektiivsus on madal. Seega on laeva naha taga olev doosikiirus üsna kõrge (kuna näidatud energiate prootonite voo-doosi konversioonikoefitsient on väga suur). Ja sees on tase üsna vastuvõetav, kuigi kõrgem kui Maal. Mõtlik ja hoolas lugeja küsib kohe sarkastiliselt – Aga lennukis? Lõppude lõpuks on sealne doosikiirus palju suurem kui Maal. Vastus on õige. Selgitus on lihtne. Kõrge energiaga päikese- ja galaktika prootonid ja tuumad interakteeruvad atmosfääri tuumadega (mitme hadronite tootmise reaktsioonid), põhjustades hadronikaskaadi (dušš). Seetõttu on ioniseerivate osakeste voo tiheduse kõrgusjaotus atmosfääris maksimaalne. Sama on elektron-foton dušiga. Hadronic ja e-g sajuhood tekivad ja kustuvad atmosfääris. Atmosfääri paksus on ~80-100 g/cm^2 (vastab 200 cm betooni või 50 cm rauda.) Ja vooderdis pole piisavalt ainet, et moodustada korralik dušš. Siit ka näiline paradoks – mida paksem on laeva kaitse, seda suurem on doosikiirus sees. Seetõttu on õhuke kaitse parem kui paks. Aga! Vajalik on 2-3 cm kaitse (vähendab prootonitest saadavat annust suurusjärgu võrra). Nüüd numbritest. Marsil kogus Curiosity dosimeeter peaaegu aastaga umbes 1 Sv. Üsna suure doosi põhjuseks oli see, et dosimeetril puudus eelpool mainitud õhuke kaitseekraan. Aga ikkagi, kas 1 Sv on liiga palju või vähe? Kas see on saatuslik? Paar mu sõpra, likvideerijat, said kumbki umbes 100 R juurde (loomulikult gammas ja hadronites - kuskil 1 Sv). Nad tunnevad end paremini kui sina ja mina. Pole keelatud. Ametlik lähenemine vastavalt regulatiivsetele dokumentidele. - loaga territoriaalsed organid riiklik sanitaarjärelevalve, saate planeeritud doosi 0,2 Sv aastas. (See tähendab, võrreldav 1 Sv-ga). Ja kiiret sekkumist vajava kiirguse prognoositav tase on 1 Gy kogu keha kohta (see on neeldunud doos, mis võrdub ligikaudu 1 Sv ekvivalentdoosiga.) Ja kopsude puhul - 6 Gy. Need. neile, kes said kogu keha doosi alla 1 Sv ja sekkumine pole vajalik. Nii et see pole nii hirmutav. Kuid parem on muidugi selliseid annuseid mitte saada. "
Koomiks sellest, kuidas teadlased uurivad Marsi võitluses kosmilise kiirgusega.
Selles uuritakse mitmeid tulevaste uuringute võimalusi astronautide kaitsmiseks kiirguse eest, sealhulgas ravimiteraapiat, geenitehnoloogiat ja talveunerežiimi tehnoloogiat. Autorid märgivad ka, et kiirgus ja vananemine tapavad keha sarnasel viisil, ning viitavad sellele, et ühe vastu võitlemise viisid võivad ka teisele vastu töötada. Artikkel, mille pealkirjas on võitlus moto: Viva la radioresistance! ("Elagu kiirguskindlus!") ilmus ajakirjas Oncotarget.
"Kosmoseuuringute renessanss toob tõenäoliselt kaasa esimesed inimmissioonid Marsile ja süvakosmosesse. Kuid suurenenud kosmilise kiirguse tingimustes ellujäämiseks peavad inimesed muutuma sellele vastupidavamaks välised tegurid. Käesolevas artiklis pakume välja metoodika, kuidas saavutada suurem radioresistentsus, stressiresistentsus ja vananemiskindlus. Strateegia kallal töötades tõime kokku juhtivad teadlased Venemaalt, aga ka NASAst, Euroopa Kosmoseagentuurist, Kanada Kiirguskeskusest ja rohkem kui 25 muust keskusest üle maailma. Radioresistentsuse tehnoloogiad on kasulikud ka Maal, eriti kui "kõrvalmõju" on tervislik pikaealisus, " kommenteerib MIPT dotsent Aleksandr Žavoronkov.
. " alt="Me hoolitseme selle eest, et kiirgus ei takistaks inimkonnal kosmost vallutamast ja Marsi koloniseerimast. Tänu teadlastele lendame Punasele planeedile ning teeme seal disko ja grillime . " src="/sites/default/files/images_custom/2018/03/mars7.png">!}
Me hoolitseme selle eest, et kiirgus ei takistaks inimkonnal kosmost vallutamast ja Marsi koloniseerimast. Tänu teadlastele lendame punasele planeedile ning teeme seal disko ja grillime .
Ruum versus inimene
"IN kosmiline mastaap meie planeet on vaid väike laev, mis on hästi kaitstud kosmilise kiirguse eest. Maa magnetväli suunab kõrvale päikese ja galaktika laetud osakesed, vähendades seeläbi oluliselt kiirgustaset planeedi pinnal. Pikkade kosmoselendude ja väga nõrga magnetväljaga planeetide (näiteks Marsi) koloniseerimisel sellist kaitset ei teki ning astronaudid ja kolonistid puutuvad pidevalt kokku tohutu energiaga laetud osakeste voogudega. Tegelikult sõltub inimkonna kosmiline tulevik sellest, kuidas me sellest probleemist üle saame,” ütleb Venemaa Teaduste Akadeemia professori A. I. Burnazjani nimelise föderaalse meditsiinilise biofüüsika keskuse eksperimentaalse radiobioloogia ja kiiritusmeditsiini osakonna juhataja Andreyan Osipov. MIPT innovatiivsete ravimite arendamise labori töötaja.
Inimene on kaitsetu kosmoseohtude vastu: päikesekiirgus, galaktilised kosmilised kiired, magnetväljad, Marsi radioaktiivne keskkond, kiirgusvöö Maa, mikrogravitatsioon (kaaluta).
Inimkond on tõsiselt võtnud sihiks Marsi koloniseerimine – SpaceX lubab toimetada inimesed Punasele planeedile juba 2024. aastal, kuid mõned olulised probleemid on ikka veel lahendamata. Seega on astronautide üheks peamiseks terviseriskiks kosmiline kiirgus. Ioniseeriv kiirgus kahjustab bioloogilisi molekule, eriti DNA-d, mis põhjustab mitmesuguseid häireid: närvisüsteem, südame-veresoonkonna süsteem ja peamiselt vähk. Teadlased teevad ettepaneku ühendada jõud ja kasutades viimased saavutused biotehnoloogia, suurendada inimese radiotakistust, et ta saaks vallutada süvakosmose avaruste ja koloniseerida teisi planeete.
Inimese kaitse
Kehal on viise, kuidas end DNA kahjustuste eest kaitsta ja neid parandada. Meie DNA puutub pidevalt kokku loodusliku kiirgusega, samuti aktiivsed vormid hapnik (ROS), mis moodustuvad normaalse rakuhingamise käigus. Kuid DNA parandamisel, eriti tõsiste kahjustuste korral, võib esineda vigu. DNA kahjustuste kuhjumist peetakse üheks peamiseks vananemise põhjuseks, seega on kiirgus ja vananemine inimkonna sarnased vaenlased. Kuid rakud võivad kiirgusega kohaneda. On näidatud, et väike kiirgusdoos ei saa mitte ainult kahjustada, vaid ka valmistada rakke ette suuremate annuste jaoks. Praegu rahvusvahelised kiirguskaitsestandardid sellega ei arvesta. Hiljutised uuringud näitavad, et on olemas teatud kiirguslävi, millest allpool kehtib põhimõte “raske treeningul, kerge lahingus”. Artikli autorid usuvad, et nende kasutuselevõtmiseks on vaja uurida raadio kohanemisvõime mehhanisme.
Radioresistentsuse suurendamise viisid: 1) geeniteraapia, multipleksne geenitehnoloogia, eksperimentaalne evolutsioon; 2) biopangandus, regeneratiivsed tehnoloogiad, koe- ja elunditehnoloogia, indutseeritud rakkude uuenemine, rakuteraapia; 3) radioprotektorid, geroprotektorid, antioksüdandid; 4) talveunne; 5) deutereeritud orgaanilised komponendid; 6) kiirgusresistentsete inimeste meditsiiniline valik.
MIPT eluea ja vananemise geneetika labori juhataja, Venemaa Teaduste Akadeemia korrespondentliige, bioloogiateaduste doktor Aleksei Moskalev selgitab: „Meie pikaajaline uurimus väikeste annuste mõju kohta ioniseeriv kiirgus näidisloomade eluea kohta näitas, et väikesed kahjustavad mõjud võivad stimuleerida nende omi kaitsesüsteemid rakud ja keha (DNA parandamine, kuumašoki valgud, mitteelujõuliste rakkude eemaldamine, kaasasündinud immuunsus). Kuid kosmoses puutuvad inimesed kokku suurema ja ohtlikuma kiirgusdooside vahemikuga. Meil on kogunenud suur geroprotektorite andmebaas. Saadud teadmised viitavad sellele, et paljud neist toimivad vastavalt aktiveerimismehhanismile reservi võimeid, suurendab stressikindlust. Tõenäoliselt aitab selline stimulatsioon tulevasi kosmose koloniseerijaid.
Kosmosetehnika
Pealegi on radioresistentsus inimestel erinev: mõned on kiirgusele vastupidavamad, teised vähem. Kiiritusresistentsete isikute meditsiiniline valik hõlmab potentsiaalsetelt kandidaatidelt rakuproovide võtmist ja nende rakkude radioadaptivsuse põhjalikku analüüsi. Kosmosesse lendavad need, kes on kiirgusele kõige vastupidavamad. Lisaks on võimalik läbi viia kogu genoomi hõlmavaid uuringuid inimeste kohta, kes elavad kõrge tasemega piirkondades taustkiirgus või need, kes temaga elukutselt kokku puutuvad. Vähile ja muudele kiirgusega seotud haigustele vähem vastuvõtlike inimeste genoomilisi erinevusi saab tulevikus isoleerida ja tänapäevaste meetoditega astronautidele "sisse süstida" geenitehnoloogia, nagu genoomi redigeerimine.
On mitmeid võimalusi, mille puhul tuleb radioresistentsuse suurendamiseks geene sisse viia. Esiteks aitavad antioksüdantsed geenid kaitsta rakke kiirgusega toodetud reaktiivsete hapnikuliikide eest. Mitmed katserühmad on selliste transgeenide abil juba edukalt proovinud kiirgustundlikkust vähendada. Kuid see meetod ei päästa teid otsesest kokkupuutest kiirgusega, vaid ainult kaudse kokkupuute eest.
Saate sisestada DNA parandamise eest vastutavate valkude geene. Selliseid katseid on juba tehtud – mõned geenid aitasid tõesti kaasa ja mõned viisid genoomse ebastabiilsuse suurenemiseni, nii et see valdkond ootab uusi uuringuid.
Paljutõotavam meetod on radioprotektiivsete transgeenide kasutamine. Paljudel organismidel (nt tardigradidel) on kõrge aste radioresistentsus ja kui saame teada, millised geenid ja molekulaarsed mehhanismid on selle taga, saab neid geeniteraapia abil inimestesse üle kanda. 50% tardigradide tapmiseks vajate kiirgusdoosi, mis on 1000 korda suurem kui inimestele surmav. Hiljuti avastati valk, mis arvatakse olevat sellise vastupidavuse üks tegureid – nn kahjustuste summutaja Dsup. Inimese rakuliiniga tehtud katses selgus, et Dsup geeni sissetoomine vähendab kahjustusi 40%. See muudab geeni paljutõotavaks kandidaadiks inimeste kaitsmiseks kiirguse eest.
Võitleja esmaabikomplekt
Ravimeid, mis suurendavad organismi kiirguskaitset, nimetatakse "radioprotektoriteks". Praeguseks on ainult üks FDA poolt heaks kiidetud radioprotektor. Kuid seniilsete patoloogiate protsessides osalevate rakkude peamised signaalirajad on seotud ka kiirgusreaktsioonidega. Sellest lähtuvalt võivad radioprotektoritena toimida ka geroprotektorid – ravimid, mis vähendavad vananemiskiirust ja pikendavad eluiga. Geroprotectors.org ja DrugAge andmebaaside kohaselt on potentsiaalseid geroprotektoreid rohkem kui 400. Autorid usuvad, et olemasolevate ravimite gero- ja radioprotektiivsete omaduste ülevaatamine on kasulik.
Kuna ioniseeriv kiirgus toimib ka reaktiivsete hapnikuliikide kaudu, võivad redoksneeldurid või lihtsamalt öeldes antioksüdandid, nagu glutatioon, NAD ja selle eelkäija NMN, aidata kiirgusega toime tulla. Viimased näivad mängivat oluline roll vastuseks DNA kahjustustele ning pakuvad seetõttu suurt huvi kiirguse ja vananemise eest kaitsmise seisukohast.
Hüpernatsioon talveunes
Varsti pärast esimeste kosmoselendude käivitamist oli Nõukogude Liidu juhtiv disainer kosmoseprogramm Sergei Korolev asus välja töötama ambitsioonikat projekti mehitatud lennuks Marsile. Tema idee oli panna meeskond pika kosmosereisi ajal talveunerežiimi. Talveunerežiimi ajal aeglustuvad kõik kehas toimuvad protsessid. Loomkatsed näitavad, et sellises seisundis suureneb vastupidavus äärmuslikele teguritele: temperatuuri langus, surmavad annused kiirgus, ülekoormused jne. NSV Liidus suleti Marsi projekt pärast Sergei Korolevi surma. Ja praegu töötab Euroopa Kosmoseagentuur Marsile ja Kuule lendamiseks mõeldud Aurora projekti kallal, mis kaalub astronautide talveunestamist. ESA usub, et talveunerežiim tagab pikaajaliste automatiseeritud lendude ajal suurema ohutuse. Kui räägime kosmose tulevasest koloniseerimisest, siis on lihtsam transportida ja kiirguse eest kaitsta pigem külmsäilitatud sugurakkude panka kui “valmis” inimeste populatsiooni. Aga seda lähitulevikus ilmselgelt ei toimu ja võib-olla on selleks ajaks raadiokaitsemeetodid piisavalt arenenud, et inimesed kosmost ei kardaks.
Raske suurtükivägi
Kõik orgaanilised ühendid sisaldavad süsinik-vesinik sidemeid (C-H). Siiski on võimalik sünteesida ühendeid, mis sisaldavad vesiniku, vesiniku raskema analoogi, asemel deuteeriumi. Sest suurem mass sidemeid deuteeriumiga on raskem katkestada. Keha on aga loodud töötama vesinikuga, nii et kui liiga palju vesinikku asendada deuteeriumiga, võib see kaasa tuua halbu tagajärgi. Erinevate organismide puhul on näidatud, et deutereeritud vee lisamine pikendab eluiga ja sellel on vähivastane toime, kuid enam kui 20% deutereeritud veest toidus hakkab omama. toksiline toime. Artikli autorid leiavad, et tuleks läbi viia prekliinilised uuringud ja otsida ohutusläve.
Huvitav alternatiiv on asendada mitte vesinik, vaid süsinik raskema analoogiga. 13 C on ainult 8% raskem kui 12 C, samas kui deuteerium on 100% raskem kui vesinik – sellised muutused on keha jaoks vähem kriitilised. Kuid see meetod ei kaitse DNA aluseid koos hoidvate N-H ja OH sidemete katkemise eest. Lisaks on 13 C tootmine praegu väga kallis. Kui aga tootmiskulusid on võimalik vähendada, võib süsiniku asendamine pakkuda inimestele täiendavat kaitset kosmilise kiirguse eest.
"Probleem kiirgusohutus osalejad kosmosemissioonid kuulub väga klassi keerulised probleemid, mida ei saa ühe sees lahendada teaduskeskus või isegi terve riik. Just sel põhjusel otsustasime tuua kokku spetsialistid Venemaa ja kogu maailma juhtivatest keskustest, et õppida ja kinnistada nende nägemust selle probleemi lahendamise viisidest. Eelkõige on artikli vene autorite hulgas FMBC teadlasi. A.I. Burnazyan, Venemaa Teaduste Akadeemia Biomeditsiiniprobleemide Instituut, MIPT ja teised maailmakuulsad institutsioonid. Projekti kallal töötamise ajal kohtusid paljud projektis osalejad omavahel esimest korda ja kavatsevad nüüd jätkata alustatud ühisuuringuid,“ lõpetab projekti koordinaator, radiobioloog, rakuliste signaaliradade analüüside rühma juht Ivan Ozerov. Skolkovo idufirmas Insilico.
Disainer Elena Khavina, MIPT pressiteenistus
Allpool esitatud teksti tuleks käsitleda autori isikliku arvamusena. Ei salastatud teave(või juurdepääsu sellele) tal ei ole. Kõik, mis esitatakse, on avatud allikatest pärit faktid pluss veidi tervet mõistust (kui soovite, "diivanianalüüs).
Ulme – kõik need blasterid ja "pingipingid" sisse avakosmos pisikestel üheistmelistel võitlejatel – on õpetanud inimkonda tõsiselt üle hindama Universumi heatahtlikkust soojade valguorganismide suhtes. See on eriti ilmne, kui ulmekirjanikud kirjeldavad reisimist teistele planeetidele. Paraku saab „päriskosmose“ uurimine tavapärase mitmesaja „kame“ asemel Maa magnetvälja kaitse all olema keerulisem ettevõtmine, kui veel kümmekond aastat tagasi tavainimesele tundus.
Nii et siin on minu põhipunkt. Psühholoogiline kliima ja meeskonnasisesed konfliktid pole kaugeltki peamised probleemid, millega inimesed Marsile mehitatud lende korraldades kokku puutuvad.
Maa magnetosfäärist kaugemale reisiva inimese põhiprobleem- probleem suure P-ga.
Mis on kosmiline kiirgus ja miks me selle tõttu Maal ei sure
Ioniseeriv kiirgus kosmoses (väljaspool paarisada kilomeetrit Maa-lähedast kosmost, mida inimesed on tegelikult omandanud) koosneb kahest osast.
Päikesest lähtuv kiirgus. See on esiteks " päikeseline tuul» - osakeste voog, mis tähest pidevalt igas suunas “puhub” ja mis on tulevastele kosmosepurjelaevadele ülimalt hea, sest võimaldab neil Päikesesüsteemist kaugemale reisimiseks korralikult kiirendada. Kuid elusolendite jaoks pole põhiosa sellest tuulest eriti kasulik. On imeline, et meid kaitseb kõva kiirguse eest paks atmosfäärikiht, ionosfäär (see, kus osooniaugud) ja ka Maa võimas magnetväli.
Lisaks tuulele, mis hajub enam-vähem ühtlaselt, laseb meie täht perioodiliselt ka nn päikesepurskeid. Viimased on Päikesest pärit koronaalse aine väljutamine. Need on nii tõsised, et põhjustavad aeg-ajalt probleeme inimestele ja tehnoloogiale isegi Maal, kus kõige lõbusam, ma kordan, on hästi välja sõelutud.
Niisiis, meil on planeedi atmosfäär ja magnetväli. Juba üsna lähedal kosmoses, Maast kümne-kahe tuhande kilomeetri kaugusel, päikesepaiste(isegi nõrk, vaid paar Hiroshimast), kui ta laevas on, lülitab see kindlasti välja ilma vähimagi ellujäämisvõimaluseta. Meil ei ole täna - tehnoloogiate ja materjalide praeguse arengutaseme juures - seda absoluutselt mitte miski takistada. Sel ja ainult sel põhjusel peab inimkond kuudepikkuse teekonna Marsile edasi lükkama, kuni me selle probleemi vähemalt osaliselt lahendame. Samuti peate seda planeerima kõige rahulikuma päikese perioodidel ja palvetama palju kõigi tehnikajumalate poole.
Kosmilised kiired. Need üldlevinud kurjad asjad kannavad tohutul hulgal energiat (rohkem kui LHC suudab osakesesse pumbata). Nad on pärit meie galaktika teistest osadest. Maa atmosfääri kilbi sattudes interakteerub selline kiir oma aatomitega ja laguneb kümneteks vähemenergilisteks osakesteks, mis kaskaadivad veelgi vähem energiliste (kuid ka ohtlike) osakeste voogudeks ja selle tulemusena kogu see hiilgus on kiirgusvihmana planeedi pinnale. Ligikaudu 15% Maa taustkiirgusest pärineb kosmosest saabunud külastajatelt. Mida kõrgemal merepinnast te elate, seda suurema annuse te oma elu jooksul püüate. Ja see juhtub ööpäevaringselt.
Proovige kooliharjutusena ette kujutada, mis saab kosmoselaevast ja selle "elust sisust", kui neid kuskil avakosmoses selline kiir otse tabab. Tuletan meelde, et lend Marsile võtab aega mitu kuud, selleks tuleb ehitada kopsakas laev ning eelkirjeldatud “kontakti” (või isegi rohkem kui ühe) tõenäosus on üsna suur. Kahjuks on elava meeskonnaga pikkade lendude ajal seda lihtsalt võimatu ignoreerida.
Mida veel?
Lisaks Päikeselt Maale jõudvale kiirgusele on ka päikesekiirgus, mida planeedi magnetosfäär tõrjub, sisse ei lase ja mis kõige tähtsam – koguneb*. Tutvuge lugejatega. See on Maa kiirgusvöö (ERB). Seda tuntakse ka kui Van Alleni vööd, nagu seda välismaal kutsutakse. Astronaudid peavad sellest üle saama, nagu öeldakse, "täiskiirusel", et mitte saada surmavat kiirgusdoosi vaid mõne tunniga. Korduv kokkupuude selle vööga – kui me vastupidiselt tervele mõistusele otsustame astronaudid Marsilt Maale tagasi saata – võib nad kergesti lõpetada.
*Märkimisväärne osa Van Alleni lindi osakestest omandab ohtliku kiiruse juba lindis endas. See tähendab, et see mitte ainult ei kaitse meid väljast tuleva kiirguse eest, vaid suurendab ka seda kogunenud kiirgust.
Siiani oleme rääkinud kosmosest. Kuid me ei tohi unustada, et Marsil (erinevalt Maast) magnetväli peaaegu puudub** ning atmosfäär on õhuke ja õhuke, nii et kokkupuude nendega on negatiivsed tegurid inimesed ei jää ainult lendu.
**Olgu, on natuke- lõunapooluse lähedal.
Siit ka järeldus. Tulevased kolonistid ei ela suure tõenäosusega planeedi pinnal (nagu meile näidati eepilises filmis “Missioon Marsile”), vaid sügaval sisimas. selle all.
Mida ma peaksin tegema?
Esiteks, ilmselt ärge looge illusioone, et kõik need probleemid lahenevad kiiresti (tosina või kahe või kolme aasta jooksul). Et vältida meeskonna surma kiiritushaigus, me kas peame teda sinna üldse mitte saatma ja tarkade masinate abil kosmost uurima (muide, mitte just kõige rumalam otsus) või peame väga kõvasti tööd tegema, sest kui mul on õigus, siis inimeste saatmine Marsile püsiva koloonia loomisega on ühe riigi (isegi USA, isegi Venemaa, isegi Hiina) ülesanne järgmise poole sajandi jooksul või isegi kauem, on täiesti talumatu. Üks laev sellise missiooni jaoks maksab summa, mis on võrdne paari ISS-i ehitamise ja täieliku hooldusega (vt allpool).
Ja jah, ma unustasin öelda: Marsi pioneerid on ilmselgelt "enesetaputerroristid", kuna suure tõenäosusega ei suuda me neile järgmise poole sajandi jooksul pakkuda tagasiteekonda ega pikka ja mugavat elu Marsil.
Milline võiks teoreetiliselt välja näha missioon Marsile, kui meil oleks olemas kõik vana Maa ressursid ja tehnoloogiad? Võrrelge allpool kirjeldatut sellega, mida nägite kultusfilm"Marslane".
Missioon Marsile. Tinglikult realistlik versioon
Esiteks, inimkond peab kõvasti tööd tegema ja ehitama võimsa kiirgusvastase kaitsega kükloobisuuruse kosmoselaeva, mis suudab osaliselt kompenseerida meeskonna põrgulikku kiirguskoormust väljaspool Maa magnetvälja ja tagada enam-vähem elavate kolonistide toimetamise Marsile – üks viis.
Milline võiks selline laev välja näha?
See on kopsakas kümnete (või veel parem sadade) meetrite läbimõõduga koloss, mis on varustatud oma magnetväli(ülijuhtivad elektromagnetid) ja seda toetavad energiaallikad ( tuumareaktorid). Konstruktsiooni tohutud mõõtmed võimaldavad seda seestpoolt täita kiirgust neelavate materjalidega (näiteks võib see olla plii sisaldav vahtplast või suletud anumad lihtsa või "raske" veega), mis tuleb orbiidile transportida. aastakümneteks (!) ja monteeritud ümber suhteliselt tillukese eluhoidva kapsli, kuhu siis astronaudid paigutame.
Lisaks oma suurusele ja kallile hinnale peab Marsi laev olema pagana töökindel ja mis peamine – juhtimise mõttes täiesti autonoomne. Meeskonna elusana toimetamiseks oleks kõige kindlam panna nad kunstlikku koomasse ja veidi (vaid paar kraadi) jahutada, et ainevahetusprotsesse aeglustuks. Selles olekus on inimesed a) vähem kiirgustundlikud, b) hõivavad vähem ruumi ja odavam on neid sama kiirguse eest kaitsta.
Ilmselgelt vajame lisaks laevale tehisintellekti, mis suudab laeva enesekindlalt Marsi orbiidile toimetada, kolonistid selle pinnale maha laadida, ilma et see kahjustaks ennast ega lasti ning seejärel ilma inimeste osaluseta laeva tagasi saata. astronaudid teadvusele (juba Marsil). Meil selliseid tehnoloogiaid veel pole, kuid on lootust, et selline tehisintellekt ja mis kõige tähtsam – kirjeldatud laeva ehitamiseks vajalikud poliitilised ja majanduslikud ressursid ilmuvad meie riiki näiteks sajandi keskpaiga poole.
Hea uudis on see, et kolonistidele mõeldud Marsi "parvlaev" võib olla korduvkasutatav. Ta peab liikuma nagu süstik Maa ja lõppsihtkoha vahel, toimetades kolooniasse "eluslasti" saadetisi, et asendada inimesi, kes on "looduslikel põhjustel" välja langenud. “Eluta” lasti (toit, vesi, õhk ja seadmed) kohaletoimetamiseks pole kiirguskaitset eriti vaja, seega pole vaja superlaevast Marsi veoautot teha. Seda on vaja ainult kolonistide ja võimalusel taimede seemnete / noorte põllumajandusloomade kohaletoimetamiseks.
Teiseks 6-12-liikmelise meeskonna jaoks on vaja Marsile eelnevalt saata varustus ning vee-, toidu- ja hapnikuvarud 12-15 aastaks (arvestades kõiki vääramatuid jõude). See on iseenesest mittetriviaalne probleem, kuid oletame, et meil pole selle lahendamiseks piiratud ressursse. Oletame, et sõjad ja poliitilised murrangud Maal on vaibunud ning kogu planeet töötab üheskoos Marsi missiooni nimel.
Marsile visatud seadmed, nagu oleks pidanud arvama, on tehisintellektiga täielikult autonoomne robot, mida toidavad kompaktsed tuumareaktorid. Nad peavad metoodiliselt kümne kuni pooleteise aasta jooksul esmalt kaevama sügava tunneli punase planeedi pinna alla. Siis - mõne aasta pärast - väike tunnelite võrgustik, kuhu tuleb vedada elu toetavad üksused ja varustus tulevaseks ekspeditsiooniks, ja siis kogu see kõik hermeetiliselt autonoomseks Marsi-aluseks külaks.
Metroolaadne eluruum näib olevat optimaalne lahendus kahel põhjusel. Esiteks kaitseb see astronaute kosmiliste kiirte eest juba Marsil endal. Teiseks on planeedi maapinna “marsotermilise” jääkaktiivsuse tõttu kraad või paar soojem kui väljas. See on kolonistidele kasulik nii energia säästmiseks kui ka kartuli kasvatamiseks oma väljaheitega.
Teeme selgeks oluline punkt: peate rajama koloonia lõunapoolkerale, kus planeedil on endiselt jääkmagnetväli.
Ideaalis ei pea astronaudid üldse pinnale minema (nad kas ei näe Marsi üldse "elus" või näevad seda üks kord - maandumise ajal). Kogu pinnapealse töö peavad tegema robotid, kelle tegevust peavad kolonistid oma lühikese eluea jooksul (õnnelikul koosmõjul kakskümmend aastat) oma punkrist juhtima.
Kolmandaks me peame rääkima meeskonnast endast ja selle valimise meetoditest.
Viimase jaoks oleks ideaalne skeem otsida tervest Maast... geneetiliselt identseid (monosügootseid) kaksikuid, kellest üks on just muutunud elundidoonoriks (näiteks “õnneks” sattunud autoõnnetusse). See kõlab äärmiselt küüniliselt, kuid ärge laske sellel takistada teil teksti lõpuni lugeda.
Mida doonorkaksik meile annab?
Surnud kaksik annab oma vennale (või õele) võimaluse saada ideaalseks kolonistiks Marsil. Fakt on see, et esimese punase luuüdi, mis toimetatakse punasele planeedile täiendavalt kiirguse eest kaitstud konteineris, saab transfundeerida astronaudi kaksikusse. See suurendab tema ellujäämisvõimalusi kiiritushaiguse, ägeda leukeemia ja muude hädade tõttu, mis kolonistiga missiooniaastate jooksul suure tõenäosusega juhtuvad.
Niisiis, milline näeb välja tulevaste kolonistide sõelumisprotsess?
Valime välja mitu miljonit kaksikut. Ootame, kuni ühega neist midagi juhtub ja ülejäänud teeme pakkumise. Värbatakse näiteks sada tuhat potentsiaalset kandidaati. Nüüd teeme selles basseinis lõpliku valiku psühholoogiline ühilduvus ja kutsesobivus.
Loomulikult tuleb valimi laiendamiseks astronaudid valida kogu Maa ulatuses, mitte ühes või kahes riigis.
Muidugi oleks suureks abiks mõni tehnoloogia eriti kiirguskindlate kandidaatide tuvastamiseks. On teada, et mõned inimesed on kiirgusele palju vastupidavamad kui teised. Kindlasti saab seda mõne abiga tuvastada geneetilised markerid. Kui selle meetodiga ideed kaksikutega täiendada, peaksid nad koos Marsi kolonistide ellujäämisprotsenti oluliselt suurendama.
Lisaks oleks kasulik õppida, kuidas nullgravitatsiooniga inimestele luuüdi üle kanda. See pole ainus asi, mis tuleb spetsiaalselt selle projekti jaoks välja mõelda, kuid õnneks on meil veel aega ja ISS ripub endiselt Maa orbiidil justkui spetsiaalselt selliste tehnoloogiate testimiseks.
PS. Pean konkreetselt tegema reservatsiooni, et ma ei ole kosmosereiside põhimõtteline vastane ja usun, et varem või hiljem "kosmos on meie oma". Ainus küsimus on selle edu hind, aga ka aeg, mis inimkonnal arenemiseks kulub vajalikke tehnoloogiaid. Ma arvan, et mõju all Ulme ja populaarkultuuri, on paljud meist üsna hoolimatud, mõistmaks raskusi, mis tuleb sellel teel ületada. Et see osa oleks veidi kainestavam« kosmooptimistid» ja see tekst on kirjutatud.
Osades räägin teile, millised muud võimalused on meil pikas perspektiivis inimeste kosmoseuuringutega seoses.