Дури и ако меѓупланетарните летови беа реалност, научниците се повеќе велат дека се повеќе опасности го чекаат човечкото тело од чисто биолошка гледна точка. Експертите ја нарекуваат една од главните опасности тврд просторзрачење. На други планети, на пример на Марс, ова зрачење ќе биде такво што значително ќе го забрза почетокот на Алцхајмеровата болест.
„Космичкото зрачење претставува многу значајна закана за идните астронаути. Можноста изложеноста на космичко зрачење да доведе до здравствени проблеми како што е ракот е одамна препознаена“, вели Кери О'Банион, доктор по неврологија на Медицински центарна Универзитетот во Рочестер. „Нашите експерименти, исто така, со сигурност утврдија дека тврдото зрачење, исто така, предизвикува забрзување на промените во мозокот поврзани со Алцхајмерова болест.
Според научниците, целата вселена е буквално проникната со радијација, додека густата земјина атмосфера ја штити нашата планета од тоа. Учесниците во краткорочните летови до ISS веќе можат да ги почувствуваат ефектите од радијацијата, иако формално тие се во ниска орбита, каде што е заштитната купола земјината гравитацијауште работи. Радијацијата е особено активна во оние моменти кога на Сонцето се појавуваат блесоци со последователни емисии на честички од зрачење.
Научниците велат дека НАСА веќе работи тесно различни пристапиповрзани со човековата заштита од космичко зрачење. Вселенската агенција првпат почна да финансира „истражување за радијација“ пред 25 години. Во моментов, значителен дел од иницијативите во оваа област се поврзани со истражувањето за тоа како да се заштитат идните марсонаути од суровото зрачење на Црвената планета, каде што нема таква атмосферска купола како на Земјата.
Експертите веќе зборуваат многу голема веројатностдека радијацијата на Марс предизвикува рак. Во близина на астероидите има уште поголеми количини на зрачење. Да потсетиме, НАСА планира мисија на астероид со човечко учество за 2021 година, а на Марс најдоцна до 2035 година. Патувањето до Марс и назад, со одредено време поминато таму, може да потрае околу три години.
Според НАСА, тоа сега е докажано космичко зрачењеПокрај ракот, предизвикува и болести на кардиоваскуларниот, мускулно-скелетниот и ендокриниот систем. Сега, експертите од Рочестер идентификуваа уште еден вектор на опасност: истражувањето откри дека високите дози на космичко зрачење предизвикуваат болести поврзани со невродегенерација, особено, тие ги активираат процесите кои придонесуваат за развој на Алцхајмерова болест. Експертите исто така проучувале како космичкото зрачење влијае на човечкиот централен нервен систем.
Врз основа на експерименти, експертите утврдиле дека радиоактивните честички во вселената имаат во својата структура јадра на атоми на железо, кои имаат феноменална продорна способност. Затоа е изненадувачки тешко да се одбраниш од нив.
На Земјата, истражувачите спроведоа симулации на космичко зрачење во американската национална лабораторија Брукхевен на Лонг Ајленд, каде што се наоѓа специјален забрзувач на честички. Преку експерименти, истражувачите ја утврдиле временската рамка во која болеста се јавува и напредува. Сепак, досега истражувачите спроведувале експерименти на лабораториски глувци, изложувајќи ги на дози на зрачење споредливи со оние што луѓето би ги добиле за време на летот до Марс. По експериментите, речиси сите глувци претрпеле нарушувања во функционирањето на когнитивниот систем на мозокот. Беа забележани и нарушувања во функционирањето на кардиоваскуларниот систем. Фокуси на акумулација на бета-амилоид, протеин кој е сигурен знак за претстојната Алцхајмерова болест, се идентификувани во мозокот.
Научниците велат дека сè уште не знаат како да се борат со вселенското зрачење, но уверени се дека зрачењето е фактор кој заслужува најсериозно внимание при планирањето на идните вселенски летови.
Регионална држава Тамбов образовна институција
Сеопфатно училиште– интернат со почетна обука за летање
именувана по М.М.Раскова
Апстракт
„Космичко зрачење“
Заврши: ученик од 103 вод
Краснослободцев Алексеј
Раководител: Пеливан В.С.
Тамбов 2008 година
1. Вовед.
2. Што е космичко зрачење.
3. Како настанува космичкото зрачење.
4. Влијание на космичкото зрачење врз луѓето и животната средина.
5. Средства за заштита од космичко зрачење.
6. Формирање на универзумот.
7. Заклучок.
8. Библиографија.
1. ВОВЕД
Човекот нема да остане на земјата засекогаш,
но во потрага по светлина и простор,
на почетокот срамежливо ќе навлезе подалеку
атмосфера, а потоа освои се
кружен глобален простор.
К. Циолковски
21 век е век на нанотехнологијата и огромните брзини. Нашиот живот тече непрестајно и неизбежно, и секој од нас се труди да биде во чекор со времето. Проблеми, проблеми, потрага по решенија, огромен проток на информации од сите страни... Како да се справите со сето ова, како да го најдете своето место во животот?
Ајде да се обидеме да застанеме и да размислиме...
Психолозите велат дека човекот може бесконечно да гледа на три работи: оган, вода и ѕвезденото небо. Навистина, небото отсекогаш го привлекувало човекот. Неверојатно е убаво на изгрејсонце и зајдисонце, изгледа бескрајно сино и длабоко во текот на денот. И, гледајќи во бестежинските облаци што летаат покрај нив, гледајќи го летот на птиците, сакате да се оттргнете од секојдневната врева, да се издигнете на небото и да ја почувствувате слободата на летот. И ѕвезденото небо темна ноќ... колку е мистериозно и необјасниво убаво! И како сакам да го подигнам превезот на мистеријата. Во таквите моменти се чувствувате како мала честичка од огромен, застрашувачки, а сепак неодоливо мачен простор, кој се нарекува Универзум.
Што е универзумот? Како дојде до тоа? Што крие во себе, што ни подготви: „универзален ум“ и одговори на бројни прашања или смрт на човештвото?
Прашањата се појавуваат во бесконечен поток.
Простор... За обичен човек изгледа недостижно. Но, сепак, неговото влијание врз личноста е постојано. Во голема мера, вселената беше таа што ги обезбеди условите на Земјата што доведе до појава на живот како што сме навикнати, а оттука и појава на самиот човек. Влијанието на просторот и денес во голема мера се чувствува. „Честичките на универзумот“ стигнуваат до нас заштитен слојатмосферата и влијае на благосостојбата на една личност, неговото здравје и процесите што се случуваат во неговото тело. Ова е за нас што живееме на земјата, но што можеме да кажеме за оние кои го истражуваат вселената.
Ме интересираше ова прашање: што е космичко зрачење и какво е неговото влијание врз луѓето?
Учам во интернат со почетна обука за летање. Кај нас доаѓаат момчиња кои сонуваат да го освојат небото. И тие веќе го направија првиот чекор кон остварување на својот сон, оставајќи ги ѕидовите на нивниот дом и решија да дојдат во ова училиште, каде што ги изучуваат основите на летот, дизајнот на авионите, каде што имаат можност секој ден да комуницираат со луѓе кои постојано се качувале на небото. Па дури и ако ова засега се само авиони, кои не можат целосно да ја надминат гравитацијата. Но, ова е само првиот чекор. Судбината и животен патсекој човек започнува со мал, срамежлив, несигурен чекор на дете. Кој знае, можеби некој од нив ќе го направи вториот чекор, третиот... и ќе го совлада просторот авионии ќе се издигне до ѕвездите во безграничните пространства на Универзумот.
Затоа, ова прашање е доста релевантно и интересно за нас.
2. ШТО Е КОСМИЧКО ЗРАЧЕЊЕ?
Постоењето на космички зраци било откриено на почетокот на дваесеттиот век. Во 1912 година, австралискиот физичар В. Хес, искачувајќи се на балон со топол воздух, забележа дека празнењето на електроскопот на големи надморски височини се случува многу побрзо отколку на ниво на морето. Стана јасно дека јонизацијата на воздухот, која го отстрани празнењето од електроскопот, е од вонземско потекло. Миликан беше првиот што ја направи оваа претпоставка, а токму тој му го даде на овој феномен модерното име - космичко зрачење.
Сега е утврдено дека примарното космичко зрачење се состои од стабилни високо-енергетски честички кои летаат во повеќето различни насоки. Интензитетот на космичкото зрачење во областа соларниот системпросечно 2-4 честички на 1 cm 2 на 1 s. Се состои од:
- протони - 91%
- α-честички - 6,6%
- јадра на други потешки елементи - помалку од 1%
- електрони - 1,5%
- Х-зраци и гама зраци од космичко потекло
- сончево зрачење.
Примарните космички честички кои летаат од вселената комуницираат со јадрата на атомите во горните слоеви на атмосферата и формираат таканаречени секундарни космички зраци. Интензитетот на космичките зраци во близина на магнетните полови на Земјата е приближно 1,5 пати поголем отколку на екваторот.
Просечната енергија на космичките честички е околу 10 4 MeV, а енергијата на поединечните честички е 10 12 MeV и повеќе.
3. КАКО НАСТАВУВА КОСМИЧКОТО ЗРАЧЕЊЕ?
Од страна на модерни идеиГлавниот извор на високоенергетско космичко зрачење се експлозиите на супернова. Податоците од орбитирачкиот телескоп со рендгенски зраци на НАСА обезбедија нови докази дека голем дел од космичкото зрачење кое постојано ја бомбардира Земјата доаѓа од ударен бран што се шири од експлозија на супернова, снимена во далечната 1572 година. Врз основа на набљудувањата од опсерваторијата за рендгенски зраци Чандра, остатоците од суперновата продолжуваат да се забрзуваат со брзина од повеќе од 10 милиони км/ч, создавајќи два ударни бранови придружени со масовно ослободување рендгенско зрачење. Покрај тоа, еден бран
се движи нанадвор во меѓуѕвездениот гас, а вториот
навнатре, кон центарот поранешна ѕвезда. Можете исто така
тврдат дека значителен дел од енергијата
"внатрешна" ударен браноди да ги забрза атомските јадра до брзини блиску до светлината.
Високоенергетските честички доаѓаат кај нас од другите галаксии. Тие можат да постигнат такви енергии со забрзување во нехомогените магнетни полиња на Универзумот.
Природно, изворот на космичкото зрачење е и ѕвездата најблиску до нас - Сонцето. Сонцето периодично (за време на блесоци) испушта сончеви космички зраци, кои главно се состојат од протони и α-честички со мала енергија.
4. ВЛИЈАНИЕ НА КОСМИЧКОТО ЗРАЧЕЊЕ ВРЗ ЛУЃЕТО
И ОКОЛИНАТА
Резултатите од студијата спроведена од истражувачите од Универзитетот „Софија Антиполис“ во Ница покажуваат дека космичкото зрачење одигра клучна улога во појавата на биолошкиот живот на Земјата. Одамна е познато дека аминокиселините можат да постојат во две форми - левак и деснак. Сепак, на Земјата, во основата на сите биолошки организми, еволуирале природно, се наоѓаат само левораки аминокиселини. Според вработените во универзитетот, причината треба да се бара во вселената. Таканареченото кружно поларизирано космичко зрачење ги уништи десните аминокиселини. Кружно поларизирана светлина е форма на зрачење поларизирано од космичките електромагнетни полиња. Ова зрачење се создава кога честичките од меѓуѕвездената прашина се наредени по линиите на магнетното поле што го пробиваат целиот околен простор. Кружно поларизирана светлина сочинува 17% од целокупното космичко зрачење каде било во вселената. Во зависност од насоката на поларизација, таквата светлина селективно разградува еден од видовите на амино киселини, што е потврдено со експеримент и резултатите од студијата на два метеорити.
Космичкото зрачење е еден од изворите на јонизирачко зрачење на Земјата.
Природни позадинско зрачењепоради космичкото зрачење на морското ниво е 0,32 mSv годишно (3,4 µR на час). Космичкото зрачење сочинува само 1/6 од годишната ефективна еквивалентна доза што ја прима населението. Нивоата на зрачење се разликуваат во различни области. Така, Северниот и Јужниот пол се поподложни на космичките зраци отколку екваторијалната зона, поради присуството на магнетно поле во близина на Земјата кое ги отклонува наелектризираните честички. Покрај тоа, колку сте повисоко од површината на земјата, толку е поинтензивно космичкото зрачење. Така, живеејќи во планински области и постојано користење на воздушен транспорт, изложени сме на дополнителен ризик од изложеност. Луѓето кои живеат над 2000 m надморска височина добиваат ефективна еквивалентна доза од космички зраци неколку пати поголема од оние кои живеат на ниво на морето. При искачување од височина од 4000 m ( максимална висинапрестој на луѓе) до 12.000 m (максималната надморска височина на превозот на патници), нивото на изложеност се зголемува за 25 пати. И за време на 7,5-часовен лет на конвенционален турбопропичен авион, добиената доза на зрачење е приближно 50 μSv. Севкупно, преку користење на воздушен транспорт, населението на Земјата добива доза на зрачење од околу 10.000 човек-Sv годишно, што е просечна по глава на жител во светот од околу 1 μSv годишно, а во Северна Америка приближно 10 μSv.
Јонизирачкото зрачење негативно влијае на здравјето на луѓето, ги нарушува виталните функции на живите организми:
· имајќи голема продорна способност, ги уништува најинтензивно делливите клетки на телото: коскената срцевина, дигестивниот тракт итн.
· предизвикува промени на генско ниво, што последователно доведува до мутации и појава на наследни болести.
предизвикува интензивна поделба на малигните туморски клетки, што доведува до појава болести на ракот.
· доведува до промени во нервниот систем и функцијата на срцето.
· сексуалната функција е инхибирана.
· Предизвикува оштетување на видот.
Зрачењето од вселената влијае дури и на видот на пилотите на авиокомпаниите. Проучени се условите на видот на 445 мажи на возраст од околу 50 години, од кои 79 биле пилоти на авиокомпанија. Статистиката покажа дека за професионалните пилоти ризикот од развој на катаракта на јадрото на леќите е три пати поголем отколку кај претставниците на другите професии, а уште повеќе кај астронаутите.
Космичкото зрачење е едно од неповолни факториза телото на астронаутите, чија важност постојано се зголемува како што се зголемува опсегот и времетраењето на летовите. Кога човек ќе се најде надвор од Земјината атмосфера, каде што бомбардирањето од галактичките зраци, како и од сончевите космички зраци, е многу посилно: околу 5 илјади јони можат да се втурнат низ неговото тело во секунда, способни да ги уништат хемиските врски во телото и предизвикувајќи каскада од секундарни честички. Опасноста од изложување на зрачење на јонизирачко зрачење во мали дози се должи на зголемен ризик од рак и наследни болести. Најголемата опасност од меѓугалактичките зраци доаѓа од тешките наелектризирани честички.
Врз основа на биомедицинските истражувања и проценетите нивоа на радијација што постои во вселената, беа утврдени максималните дозволени дози на зрачење за астронаутите. Тие се 980 рем за стапалата, глуждовите и рацете, 700 рем за кожата, 200 рем за органите кои формираат крв и 200 рем за очите. Експерименталните резултати покажаа дека во услови на бестежинска состојба се зголемува влијанието на зрачењето. Доколку овие податоци се потврдат, тогаш опасноста од космичко зрачење за луѓето веројатно ќе биде поголема отколку што првично се мислеше.
Космичките зраци можат да влијаат на времето и климата на Земјата. Британските метеоролози докажаа дека облачното време се забележува во периоди на најголема активност на космичките зраци. Поентата е дека кога космички честичкиизбиваат во атмосферата, тие генерираат широки „тушеви“ од наелектризирани и неутрални честички, кои можат да предизвикаат раст на капки во облаците и зголемување на облачноста.
Според истражувањето на Институтот за соларно-копнена физика, моментално е забележан аномален бран соларна активност, чии причини не се познати. Сончевиот пламен е ослободување на енергија споредлива со експлозијата на неколку илјади водородни бомби. При особено силни епидемии електромагнетно зрачењеКога стигнува до Земјата, го менува магнетното поле на планетата - како да ја тресе, што влијае на благосостојбата на луѓето чувствителни на временските услови. Овие, според Светската здравствена организација, сочинуваат 15% од населението на планетата. Исто така, со висока сончева активност, микрофлората почнува поинтензивно да се размножува и се зголемува подложноста на една личност на многу заразни болести. Така, епидемиите на грип започнуваат 2,3 години пред максималната сончева активност или 2,3 години потоа.
Така, гледаме дека дури и мал дел од космичкото зрачење што стигнува до нас преку атмосферата може да има забележливо влијание врз човечкото тело и здравје, врз процесите што се случуваат во атмосферата. Една од хипотезите за потеклото на животот на Земјата сугерира дека космичките честички играат значајна улога во биолошките и хемиските процеси на нашата планета.
5. ЗНАЧИ ЗАШТИТА ОД КОСМИЧНО ЗРАЧЕЊЕ
Прашања со пенетрација
човек во вселената - еден вид судење
каменот на зрелоста на нашата наука.
Академик Н. Сисакјан.
И покрај фактот дека зрачењето на Универзумот може да доведе до потеклото на животот и појавата на човекот, за самиот човек во неговата чиста форма тоа е деструктивно.
Човечкиот животен простор е ограничен на многу мал
растојанија - ова е Земјата и неколку километри над нејзината површина. А потоа – „непријателски“ простор.
Но, бидејќи човекот не се откажува од обидот да навлезе во пространствата на Универзумот, туку сè поинтензивно ги совладува, се појави потребата да создаде одредени средствазаштита од негативното влијание на просторот. Ова е од особено значење за астронаутите.
Спротивно на популарното верување, не заштитува магнетното поле на Земјата од нападот на космичките зраци, туку дебел слој од атмосферата, каде што има килограм воздух на секој cm2 површина. Затоа, летајќи во атмосферата, космички протон, во просек, надминува само 1/14 од својата висина. Астронаутите се лишени од таква заштитна обвивка.
Како што покажуваат пресметките, невозможно е да се намали ризикот од радијација на нула за време на летот во вселената. Но, можете да го минимизирате. И тука најважна е пасивната заштита на леталото, односно неговите ѕидови.
За да се намали ризикот од дозно оптоварување од соларникосмички зраци, нивната дебелина треба да биде најмалку 3-4 cm за лесни легури Пластиката може да биде алтернатива на металите. На пример, полиетиленот, истиот материјал од кој се направени обичните торби за пазарење, блокира 20% повеќе космички зраци од алуминиумот. Засилениот полиетилен е 10 пати посилен од алуминиумот и во исто време полесен од „крилестиот метал“.
СО заштита од галактички космички зраци, поседувајќи гигантски енергии, сè е многу покомплицирано. Предложени се неколку начини за заштита на астронаутите од нив. Можете да создадете слој од заштитна супстанција околу бродотслично на земјината атмосфера. На пример, ако користите вода, што е неопходно во секој случај, ќе ви треба слој дебел 5 m Во овој случај, масата на резервоарот за вода ќе се приближи до 500 тони, што е многу. Можете исто така да користите етилен - солидна, за што не се потребни тенкови. Но, дури и тогаш потребната маса би била најмалку 400 тони, може да се користи течен водород. Ги блокира космичките зраци 2,5 пати подобро од алуминиумот. Точно, контејнерите за гориво би биле гломазни и тешки.
Беше предложено друга шема за заштита на луѓето во орбитата, што може да се нарече магнетно коло. Наполнетата честичка што се движи низ магнетно поле е делувана од сила насочена нормално на насоката на движење (силата на Лоренц). Во зависност од конфигурацијата на линиите на полето, честичката може да отстапува во речиси секоја насока или да влезе во кружна орбита, каде што ќе ротира бесконечно. За да се создаде такво поле, ќе бидат потребни магнети базирани на суперспроводливост. Таквиот систем ќе има маса од 9 тони, тој е многу полесен од заштитата на супстанции, но сепак тежок.
Поборниците на друга идеја предлагаат полнење на леталото со електрична енергија, ако напонот на надворешната кожа е 2 10 9 V, тогаш бродот ќе може да ги рефлектира сите протони на космичките зраци со енергии до 2 GeV. Но, електричното поле ќе се прошири на растојание од десетици илјади километри, а леталото ќе привлече електрони од овој огромен волумен. Тие ќе удрат во школка со енергија од 2 GeV и ќе се однесуваат на ист начин како космичките зраци.
„Облеката“ за вселенски прошетки на космонаутите надвор од леталото треба да биде цел систем за спасување:
· мора да ја создаде потребната атмосфера за дишење и одржување на притисокот;
· мора да обезбеди отстранување на топлината што ја создава човечкото тело;
· треба да штити од прегревање ако лицето е на сончева страна и од ладење ако е во сенка; разликата меѓу нив е повеќе од 100 0 C;
· заштита од заслепување од сончевото зрачење;
· заштита од метеорски материи;
· мора да овозможи слободно движење.
Развојот на вселенскиот костум започна во 1959 година. Постојат неколку модификации на вселенски одела, тие постојано се менуваат и се подобруваат, главно преку употреба на нови, понапредни материјали.
Вселенскиот костум е сложен и скап уред, а тоа е лесно да се разбере ако се запознаете со барањата презентирани, на пример, за вселенскиот костум на космонаутите Аполо. Овој вселенски костим мора да го заштити астронаутот од следниве фактори:
Структура на полу-цврст скафандер (за простор)
Првиот вселенски костим за вселенски прошетки, што го користеше А. Леонов, беше крут, непопустлив, тежок околу 100 килограми, но современиците го сметаа за вистинско чудо на технологијата и „машина посложена од автомобил“.
Така, сите предлози за заштита на астронаутите од космичките зраци не се сигурни.
6. ОБРАЗОВАНИЕ НА Вселената
Да бидам искрен, не само што сакаме да знаеме
како е структурирана, но и, ако е можно, да се постигне целта
утопистички и смел по изглед - разберете зошто
природата е баш таква. Ова е
Прометејски елемент на научната креативност.
А. Ајнштајн.
Значи, космичкото зрачење ни доаѓа од безграничните пространства на Универзумот. Како настанал самиот универзум?
Токму Ајнштајн излезе со теоремата врз основа на која беа изнесени хипотезите за нејзиното појавување. Постојат неколку хипотези за формирање на универзумот. Во модерната космологија, двете најпопуларни се теоријата на Биг Бенг и теоријата на инфлација.
Модерните модели на универзумот се засноваат на општата теорија на релативноста на А. Ајнштајн. Ајнштајновата гравитациска равенка нема едно, туку многу решенија, што го објаснува постоењето на многу космолошки модели.
Првиот модел беше развиен од А. Ајнштајн во 1917 година. Тој ги отфрли постулатите на Њутн за апсолутноста и бесконечноста на просторот и времето. Во согласност со овој модел, светскиот простор е хомоген и изотропен, материјата во него е рамномерно распоредена, гравитациското привлекување на маси се компензира со универзална космолошка одбивност. Постоењето на универзумот е бесконечно, а просторот е неограничен, но конечен. Универзумот во космолошки моделАјнштајн е неподвижен, бесконечен во времето и неограничен во просторот.
Во 1922 година, рускиот математичар и геофизичар А.А. Фридман го отфрлил постулатот на неподвижност и добил решение за Ајнштајновата равенка, која го опишува Универзумот со „проширен“ простор. Во 1927 година, белгискиот игумен и научник J. Lemaitre, врз основа на астрономски набљудувања, го воведе концептот почетокот на Универзумот како супергуста состојбаи раѓањето на Универзумот како Биг Бенг. Во 1929 година, американскиот астроном Е. Проширувањето на универзумот се смета за научно утврден факт. Според пресметките на J. Lemaitre, радиусот на Универзумот во неговата првобитна состојба бил 10 -12 cm, што
блиску по големина до радиусот на електронот, и неговите
густината беше 10 96 g/cm 3 . Од
како резултат на почетната состојба, Универзумот се префрли на проширување голема експлозија . Тоа го предложи ученикот на А. А. Фридман, Г. А. Гамов температурата на супстанцијата по експлозијата била висока и паднала со проширувањето на Универзумот. Неговите пресметки покажаа дека Универзумот во својата еволуција минува низ одредени фази, во текот на кои формирањето на хемиски елементии структури.
Хадронска ера(тешки честички кои влегуваат во силни интеракции). Времетраењето на ерата е 0,0001 s, температурата е 10 12 степени Келвини, густината е 10 14 g/cm 3 . На крајот на ерата, се случува уништување на честички и античестички, но останува одреден број на протони, хиперони и мезони.
Ера на лептоните(светлинските честички влегуваат во електромагнетна интеракција). Времетраењето на ерата е 10 секунди, температурата е 10 10 степени Келвин, густината е 10 4 g/cm 3. Главната улога ја играат лесните честички кои учествуваат во реакциите помеѓу протоните и неутроните.
Ера на фотони.Времетраење 1 милион години. Најголемиот дел од масата - енергијата на Универзумот - доаѓа од фотоните. До крајот на ерата, температурата паѓа од 10 10 на 3000 степени Келвини, густината - од 10 4 g / cm 3 на 1021 g / cm 3. Главната улога ја игра зрачењето, кое на крајот на ерата е одвоено од материјата.
Ѕвездена ерасе случува 1 милион години по раѓањето на Универзумот. За време на ѕвездената ера започнува процесот на формирање на протоѕвезди и протогалаксии.
Потоа се расплетува грандиозна слика за формирањето на структурата на Метагалаксијата.
Друга хипотеза е инфлацискиот модел на Универзумот, кој го разгледува создавањето на Универзумот. Идејата за создавање е поврзана со квантна космологија. Овој модел ја опишува еволуцијата на Универзумот, почнувајќи од моментот 10 -45 секунди по почетокот на ширењето.
Според оваа хипотеза, космичката еволуција во раниот универзум поминува низ голем број фази. Почеток на универзумоте дефинирана од теоретските физичари како состојба на квантна супергравитација со радиус на Универзумот од 10 -50 cm(за споредба: големината на атомот е дефинирана како 10 -8 cm, а големината атомско јадро 10-13 см). Главните настани во раниот универзум се случија во занемарливо мал временски период од 10-45 до 10-30 секунди.
Фаза на инфлација. Како резултат на квантен скок, Универзумот преминал во состојба на возбуден вакуум иво отсуство на материја и интензивно зрачење проширен според експоненцијален закон. Во овој период се создаде просторот и времето на самиот универзум. За време на периодот на инфлациската фаза која трае 10 -34 секунди, Универзумот се надувал од незамисливо мали квантни големини (10 -33) до незамисливо големи (10 1000000) cm, што е многу реда на големина поголема од големината на видливиот Универзум - 10 28 см.
Премин од инфлациска фаза во фаза на фотон.Состојбата на лажен вакуум се распадна, ослободената енергија отиде во раѓање на тешки честички и античестички, кои, по уништувањето, дадоа моќен блесок на зрачење (светлина) што го осветлува просторот.
Фаза на одвојување на материјата од зрачење: супстанцијата која останала по уништувањето станала транспарентна за зрачење, контактот помеѓу супстанцијата и зрачењето исчезнал. Зрачењето одвоено од материјата е модерно реликвија позадинае резидуален феномен од првичното зрачење кое настана по експлозијата на почетокот на формирањето на Универзумот. ВО понатамошен развојУниверзумот се движеше во правец од наједноставната хомогена состојба кон создавањето на се повеќе и повеќе комплексни структури– атоми (на почетокот атоми на водород), галаксии, ѕвезди, планети, синтеза на тешки елементи во утробата на ѕвездите, вклучувајќи ги и оние неопходни за создавање на живот, појава на живот и, како круна на создавањето, човекот.
Разликата помеѓу фазите на еволуцијата на универзумот во инфлацискиот модел и моделот на Големата експлозијаОва се однесува само на почетната фаза од околу 10-30 секунди, тогаш нема фундаментални разлики помеѓу овие модели. Разлики во објаснувањето на механизмите на космичката еволуција поврзани со идеолошки ставови .
Првиот беше проблемот со почетокот и крајот на постоењето на Универзумотчиешто препознавање се спротивстави на материјалистичките искази за вечноста, несоздавањето и неуништливоста итн. на времето и просторот.
Во 1965 година, американските теоретски физичари Пенроуз и С. Хокинг докажаа теорема според која во секој модел на Универзумот со проширување нужно мора да постои сингуларитет - прекин на временските линии во минатото, што може да се сфати како почеток на времето. . Истото важи и за ситуацијата кога проширувањето се заменува со компресија - тогаш ќе има прекин на временските линии во иднина - крајот на времето. Згора на тоа, точката во која започна компресијата се толкува како крај на времето - Големиот одвод, во кој течат не само галаксиите, туку и „настаните“ од целото минато на Универзумот.
Вториот проблем е поврзан со создавањето на светот од ништо.А.А. Фридман математички го заклучува моментот на почетокот на проширувањето на просторот со нула волумен, а во неговата популарна книга „Светот како простор и време“, објавена во 1923 година, тој зборува за можноста „да се создаде светот од ништо. ” Обид да се реши проблемот со појавата на сè од ништо беше направен во 80-тите од американскиот физичар А. Гут и Советски физичарА. Линде. Енергијата на Универзумот, која е зачувана, беше поделена на гравитациски и негравитациски делови, имајќи различни знаци. И тогаш вкупната енергија на Универзумот ќе биде еднаква на нула.
Најголемата тешкотија за научниците се јавува во објаснувањето на причините за космичката еволуција. Постојат два главни концепти кои ја објаснуваат еволуцијата на Универзумот: концептот на самоорганизација и концептот на креационизам.
За концептот на самоорганизирање, материјалниот универзум е единствената реалност и не постои друга реалност освен неа. Во овој случај, еволуцијата е опишана на следниов начин: постои спонтано подредување на системите во насока на формирање на сè покомплексни структури. Динамичниот хаос создава ред. Не постои цел за космичка еволуција.
Во рамките на концептот на креационизам, односно создавање, еволуцијата на Универзумот е поврзана со спроведување на програма одредена од реалноста повеќе висок редотколку материјалниот свет. Застапниците на креационизмот привлекуваат внимание на постоењето насочен развој од едноставни системи до посложени и информатички интензивни, при што се создале услови за појава на живот и луѓе. Постоењето на универзумот во кој живееме зависи од нумеричките вредности на основните физички константи - Планковата константа, постојана гравитација итн. Нумерички вредностиОвие константи ги одредуваат главните карактеристики на Универзумот, големини на атомите, планетите, ѕвездите, густината на материјата и животниот век на Универзумот. Од ова се заклучува дека физичка структураУниверзумот е програмиран и насочен кон појавата на животот. Крајна целкосмичка еволуција - појава на човекот во Универзумот во согласност со плановите на Создателот.
Друг нерешен проблем е идната судбина на Универзумот. Дали ќе продолжи да се шири на неодредено време или овој процес ќе се промени по некое време и ќе започне фазата на компресија? Изборот помеѓу овие сценарија може да се направи ако има податоци за вкупната маса на материјата во Универзумот (или нејзината просечна густина), кои сè уште не се доволни.
Ако енергетската густина во Универзумот е мала, тогаш таа засекогаш ќе се прошири и постепено ќе се олади. Ако енергетската густина е поголема од одредена критична вредност, тогаш фазата на проширување ќе биде заменета со фазата на компресија. Универзумот ќе се намали во големина и ќе се загрее.
Модел на инфлацијапредвиде дека енергетската густина треба да биде критична. Сепак, астрофизичките набљудувања извршени пред 1998 година покажаа дека густината на енергијата е приближно 30% од критичната вредност. Но, откритијата од последните децении овозможија да се „пронајде“ енергијата што недостасува. Докажано е дека вакуумот има позитивна енергија (т.н темна енергија), и е рамномерно распореден во вселената (што уште еднаш докажува дека нема „невидливи“ честички во вакуум).
Денес, постојат многу повеќе опции за одговор на прашањето за иднината на Универзумот и тие значително зависат од тоа која теорија која ја објаснува скриената енергија е точна. Но, можеме недвосмислено да кажеме дека нашите потомци ќе видат светот околу нассосема поинаку од мене и тебе.
Постојат многу основани сомневања дека покрај предметите што ги гледаме во Универзумот, постојат и повеќескриена, но и со маса, а оваа „темна маса“ може да биде 10 или повеќе пати поголема од видливата.
Накратко, карактеристиките на Универзумот можат да се претстават во оваа форма.
Кратка биографијаУниверзум
Возраст: 13,7 милијарди години
Големина на забележливиот дел од универзумот:
13,7 милијарди светлосни години, приближно 10 28 см
Просечна густина на материјата: 10 -29 g/cm 3
Тежина: повеќе од 10 50 тони
Тежина при раѓање:
според теоријата на Биг Бенг - бесконечна
според теоријата на инфлација - помалку од милиграм
Температура на универзумот:
во моментот на експлозијата – 10 27 К
модерно – 2,7 К
|
|
7. ЗАКЛУЧОК
Собирајќи информации за космичкото зрачење и неговото влијание врз околината, се уверив дека сè во светот е меѓусебно поврзано, сè тече и се менува, а ние постојано ги чувствуваме одгласите на далечното минато, почнувајќи од формирањето на Универзумот.
Честичките кои стигнале до нас од други галаксии носат со себе информации за далечните светови. Овие „вселенски вонземјани“ се способни да имаат значително влијание врз природата и биолошките процеси на нашата планета.
Сè е различно во вселената: Земјата и небото, зајдисонцата и изгрејсонцето, температурата и притисокот, брзините и растојанија. Голем дел од тоа ни изгледа неразбирливо.
Вселената сè уште не е наш пријател. Тој се соочува со човекот како вонземска и непријателска сила и секој астронаут, кој оди во орбитата, мора да биде подготвен да се бори против него. Ова е многу тешко и човек не секогаш излегува како победник. Но, колку е поскапа победата, толку е повредна.
Влијанието на вселената е доста тешко да се процени, од една страна, тоа доведе до појава на живот и, на крајот, го создаде самиот човек, од друга страна, ние сме принудени да се браниме од него; Во овој случај, очигледно е неопходно да се најде компромис и да се обидеме да не ја уништиме кревката рамнотежа која моментално постои.
Јуриј Гагарин, гледајќи ја Земјата за прв пат од вселената, извика: „Колку е мала! Мораме да ги запомниме овие зборови и да се грижиме за нашата планета со сета сила. На крајот на краиштата, можеме да влеземе во вселената само од Земјата.
8. БИБЛИОГРАФИЈА.
1. Булдаков Л.А., Калистратова В.С. Радиоактивно зрачење и здравје, 2003 година.
2. Левитан Е.П. Астрономија. - М.: Образование, 1994 година.
3. Паркер Ју. // Во светот на науката - 2006 година, бр.6.
4. Пригожин И.Н. Минатото и иднината на универзумот. – М.: Знаење, 1986 година.
5. Хокинг С. Кратка историја на времето од големата експлозија до црните дупки. – Санкт Петербург: Амфора, 2001 г.
6. Енциклопедија за деца. Космонаутика. – М.: „Аванта+“, 2004 година.
7. http:// www. рол. ru/ news/ misc/ spacenews/ 00/12/25. htm
8. http://www. грани. ru / Општество / Наука / m. 67908.html
Рускиот филозоф Н.Ф. Федоров (1828 - 1903) беше првиот што изјави дека луѓето се соочуваат со патот кон истражување на целата вселена како стратешки пат за развој на човештвото. Тој го привлече вниманието на фактот дека само таква огромна област е способна да ја привлече кон себе сета духовна енергија, сите сили на човештвото, кои се трошат на меѓусебно триење или се трошат на ситници. ... Неговата идеја за пренасочување на индустриските и научниот потенцијалвоено-индустрискиот комплекс за истражување и развој на вселената, вклучително и длабоката вселена, може радикално да ја намали воената опасност во светот. За да може ова да се случи во пракса, прво мора да се случи во главите на луѓето кои носат глобални одлуки на прво место. ...
Различни потешкотии се јавуваат на патот кон истражување на вселената. Главната пречка, наводно, доаѓа до израз е проблемот со зрачењето, еве список на публикации за тоа:
29.01.2004 година, весник „Труд“, „Зрачење во орбитата“;
("И еве ја тажната статистика. Од нашите 98 космонаути кои летаа, осумнаесет повеќе не се живи, односно секој петти. Од нив, четворица загинаа по враќањето на Земјата, Гагарин во авионска несреќа. Четворица починаа од рак (Анатолиј Левченко имаше 47 години, Владимир Васјутин - 50...).")
2. Во текот на 254 дена од летот на роверот Curiosity до Марс, дозата на зрачење била повеќе од 1 Sv, т.е. во просек повеќе од 4 mSv/ден.
3. Кога астронаутите летаат околу Земјата, дозата на зрачење се движи од 0,3 до 0,8 mSv/ден ()
4. Од откривањето на зрачењето, неговото научно проучување и практичниот масовен развој од страна на индустријата, акумулирана е огромна количина, вклучувајќи ги и ефектите на зрачењето врз човечкото тело.
За да се поврзе болеста на астронаутот со изложеноста на вселенско зрачење, неопходно е да се спореди инциденцата на астронаутите кои летале во вселената со инциденцата на астронаутите од контролната група кои не биле во вселената.
5. Вселенската интернет енциклопедија www.astronaut.ru ги содржи сите информации за космонаутите, астронаутите и таиконаутите кои полетале во вселената, како и кандидатите избрани за летови, но кои не полетале во вселената.
Користејќи ги овие податоци, составив збирна табела за СССР/Русија со лични рации, датуми на раѓање и смрт, причини за смрт итн.
Сумираните податоци се претставени во табелата:
| Во базата на податоци
простор енциклопедии, Човечки |
Тие живеат
Човечки |
Умре
од сите причини Човечки |
Умре
од рак, Човечки |
|
| Летавме во вселената | 116
,
од кои 28 - со време на летање до 15 дена, 45 - со време на лет од 16 до 200 дена, 43 - со време на лет од 201 до 802 дена |
87
(просечна возраст - 61 година) од кои |
29
(25%) просечна возраст - 61 година |
7
(6%), од кои 3 - со време на летање од 1-2 дена, 3 - со време на летање 16-81 ден 1 - со 269 дена летање |
| Не летал во вселената | 158 | 101
(просечна возраст - 63 години) од кои |
57
(36%)
просечна возраст - 59 години |
11 (7%) |
Нема значајни и очигледни разлики помеѓу групата луѓе кои полетале во вселената и контролна групане е откриен.
Од 116 луѓе во СССР/Русија кои полетале во вселената барем еднаш, 67 луѓе имале индивидуално време на лет во вселената повеќе од 100 дена (максимум 803 дена), 3 од нив починале на 64, 68 и 69 години. Еден од починатите имал рак. Останатите се живи од ноември 2013 година, вклучувајќи 20 космонаути со максимални часови лет (од 382 до 802 дена) со дози (210 - 440 mSv) со просечна дневна доза од 0,55 mSv. Ова ја потврдува радијационата безбедност на долгорочните вселенски летови.
6. Има и многу други податоци за здравјето на луѓето кои примиле зголемени дози изложеност на радијацијаво годините на создавањето на нуклеарната индустрија во СССР. Така, „на ПА Мајак“: „Во 1950-1952 г. стапки на дози на надворешна гама (зрачењето во близина на технолошки уреди достигна 15-180 mR/h. Годишните дози на надворешно зрачење за 600 набљудувани работници во фабриката беа 1,4-1,9 Sv/годишно. Во некои случаи, максималните годишни дози на надворешно зрачење достигнаа 7- 8 Sv/година...
Од 2.300 работници кои претрпеле хронична радијациона болест, по 40-50 години набљудување, 1.200 луѓе остануваат живи со просечна вкупна доза од 2,6 Gy на просечна возраст од 75 години. И од 1.100 смртни случаи (просечна доза 3,1 Gy), имаше забележително зголемување на процентот на малигни тумори во структурата на причините за смрт, но нивната просечна возраст беше 65 години.
„Проблемите на нуклеарното наследство и начини за нивно решавање“. — Под општата редакција на Е.В. Евстратова, А.М. Агапова, Н.П. Лаверова, Л.А. Болшова, И.И. Линге. — 2012 — 356 стр. - Т1. (преземи)
7. „...обемното истражување во кое беа вклучени приближно 100.000 преживеани од атомските бомбардирања на Хирошима и Нагасаки во 1945 година, покажа дека ракот досега е единствената причина за зголемена смртност кај оваа популациона група.
„Меѓутоа, во исто време, развојот на ракот под влијание на зрачење не е специфичен, тој може да биде предизвикан и од други природни или вештачки фактори (пушење, загадување на воздухот, водата, производи со хемикалии итн.) . Зрачењето само го зголемува ризикот што постои без него. На пример, руските лекари веруваат дека придонесот на лошата исхрана во развојот на ракот е 35%, а пушењето - 31%. А придонесот на зрачењето, дури и со сериозна изложеност, не е повеќе од 10%."() 
(извор: „Ликвидатори. Радиолошки последици од Чернобил“, В. Иванов, Москва, 2010 година (преземи)
8. „Во современата медицина, радиотерапијата е еден од трите клучни методи за лекување на ракот (другите две се хемотерапија и традиционална хирургија). Во исто време, врз основа на сериозноста на несаканите ефекти, терапијата со зрачење е многу полесно да се толерира. Во особено тешки случаи, пациентите можат да добијат многу висока вкупна доза - до 6 сиви (и покрај фактот дека доза од околу 7-8 сиви е смртоносна!). Но, дури и со таква огромна доза, кога пациентот ќе закрепне, тој често се враќа на полн живот здрава личност- дури и децата родени од поранешни пациенти на клиниките за радиотерапија не покажуваат никакви знаци на вродени генетски абнормалности поврзани со зрачење.
Ако внимателно ги разгледате и мерите фактите, тогаш таков феномен како радиофобија - ирационален стравпред зрачењето и се што е поврзано со него, станува сосема нелогично. Навистина: луѓето веруваат дека нешто страшно се случило кога екранот на дозиметарот покажува најмалку два пати поголема природна позадина - а во исто време тие со задоволство одат да го подобрат своето здравје на изворите на радон, каде што позадината може да биде десет пати или повеќе. Големите дози на јонизирачко зрачење лекуваат пациенти со фатални болести - а во исто време, лице случајно изложено на полето на зрачење јасно го припишува влошувањето на неговото здравје (ако такво влошување воопшто се случи) на ефектите од зрачењето“. („Зрачење во медицината“, Ју.С. Корјаковски, А.А. Акатов, Москва, 2009 година)
Статистиката за смртност покажува дека секој трет човек во Европа умира од разни видовиболести на ракот.
Еден од главните методи за лекување на малигни тумори е терапијата со зрачење, која е неопходна за приближно 70% од пациентите со рак, додека во Русија ја примаат само околу 25% од оние кои имаат потреба. ()
Врз основа на сите акумулирани податоци, можеме со сигурност да кажеме: проблемот со радијацијата за време на истражувањето на вселената е многу претеран и патот кон истражувањето на вселената е отворен за човештвото.
П.С. Статијата е објавена во стручно списание„Atomic Strategy“, а претходно на веб-страницата на списанието, беше оценета од голем број специјалисти. Еве го најинформативниот коментар добиен таму: " Што е космичко зрачење. Ова е сончево + галактичко зрачење. Сончевиот е многу пати поинтензивен од галактичкиот, особено за време на сончевата активност. Ова е она што ја одредува главната доза. Неговата компонента и енергетскиот состав се протони (90%), а остатокот е помалку значаен (електр., гама,...). Енергијата на главната фракција на протоните е од keV до 80-90 MeV. (Исто така постои и високоенергетска опашка, но ова е веќе дел од процентот.) Опсегот на протон од 80 MeV е ~ 7 (g/cm^2) или околу 2,5 cm алуминиум. Оние. во ѕидот со дебелина од 2,5-3 cm на вселенското летало тие целосно се апсорбираат. Иако протоните се генерираат во нуклеарни реакцииалуминиумот произведува неутрони, но ефикасноста на производството е мала. Така, стапката на доза зад кожата на бродот е доста висока (бидејќи коефициентот на конверзија на флукс-доза за протоните на наведените енергии е многу голем). И внатре, нивото е сосема прифатливо, иако повисоко отколку на Земјата. Внимателен и педантен читател веднаш саркастично ќе праша - А во авионот? Впрочем, стапката на доза таму е многу повисока отколку на Земјата. Одговорот е точен. Објаснувањето е едноставно. Сончевите и галактичките протони и јадра со висока енергија комуницираат со јадрата на атмосферата (реакции на повеќекратно производство на хадрони), предизвикувајќи хадронска каскада (туш). Затоа, висинската распределба на густината на флуксот на јонизирачките честички во атмосферата има максимум. Исто е и со електрон-фотонскиот туш. Хадронските и е-г тушевите се развиваат и се гаснат во атмосферата. Дебелината на атмосферата е ~80-100 g/cm^2 (што е еквивалентно на 200 cm бетон или 50 cm железо.) А во облогата нема доволно супстанција за да се формира добар туш. Оттука и очигледниот парадокс - колку е подебела заштитата на бродот, толку е поголема стапката на дозата внатре. Затоа, тенката заштита е подобра од густата. Но! Потребна е заштита од 2-3 cm (ја намалува дозата од протоните по ред на големина). Сега за бројките. На Марс, дозиметарот Curiosity акумулирал околу 1 Sv за речиси една година. Причината за прилично високата доза е тоа што дозиметарот го немаше тенкиот заштитен екран споменат погоре. Но сепак, дали 1 Sv е многу или малку? Дали е тоа фатално? Неколку мои пријатели, ликвидатори, добија по околу 100 R (се разбира во гама, а во однос на хадрони - некаде околу 1 Sv). Тие се чувствуваат подобро од мене и тебе. Не е оневозможено. Официјален пристап според регулаторните документи. - Со дозвола територијални теладржавен санитарен надзор, можете да ја добиете планираната доза од 0,2 Sv за една година. (Тоа е, споредливо со 1 Sv). И предвиденото ниво на зрачење кое бара итна интервенција е 1 Gy за целото тело (ова е апсорбираната доза, приближно еднаква на 1 Sv во еквивалентна доза.) А за белите дробови - 6 Gy. Оние. за оние кои примиле доза на цело тело помала од 1 Sv и не е потребна интервенција. Значи, не е толку страшно. Но, подобро е, се разбира, да не примате такви дози. "
Стрип за тоа како научниците ќе го истражуваат Марс во борбата против космичкото зрачење.
Испитува неколку начини за идни истражувања за заштита на астронаутите од радијација, вклучувајќи терапија со лекови, генетски инженеринг и технологија за хибернација. Авторите, исто така, забележуваат дека зрачењето и стареењето го убиваат телото на сличен начин, и сугерираат дека начините за борба против едниот може да работат и против другиот. Напис со борбено мото во насловот: Viva la radioresistance! („Да живее отпорот на зрачење!“) беше објавено во списанието Oncotarget.
„Ренесансата на вселенското истражување најверојатно ќе доведе до првите човечки мисии на Марс и длабоката вселена. Но, за да преживеат во услови на зголемено космичко зрачење, луѓето ќе мора да станат поотпорни надворешни фактори. Во оваа статија, предлагаме методологија за постигнување зголемена радиоотпорност, отпорност на стрес и отпорност на стареење. Додека работевме на стратегијата, ги собравме водечките научници од Русија, како и од НАСА, Европската вселенска агенција, Канадскиот центар за радијација и повеќе од 25 други центри ширум светот. Технологиите на радиоотпорност исто така ќе бидат корисни на Земјата, особено ако „несаканиот ефект“ е здрава долговечност“, коментира Александар Жаворонков, вонреден професор на MIPT.
. " alt="Ќе се погрижиме зрачењето да не го спречи човештвото да ја освои вселената и да го колонизира Марс. Благодарение на научниците, ќе летаме до Црвената планета и таму ќе правиме диско и скара . " src="/sites/default/files/images_custom/2018/03/mars7.png">!}
Ќе се погрижиме радијацијата да не го спречи човештвото да ја освои вселената и да го колонизира Марс. Благодарение на научниците, ќе летаме до Црвената планета и ќе имаме дискотека и скара таму .
Простор наспроти човек
„ВО космичка скаланашата планета е само мал брод, добро заштитен од космичко зрачење. Земјиното магнетно поле ги отклонува соларните и галактичките наелектризирани честички, а со тоа значително го намалува нивото на радијација на површината на планетата. За време на вселенските летови на долги растојанија и колонизација на планети со многу слаби магнетни полиња (на пример, Марс), нема да има таква заштита, а астронаутите и колонистите постојано ќе бидат изложени на струи на наелектризирани честички со огромна енергија. Всушност, космичката иднина на човештвото зависи од тоа како ќе го надминеме овој проблем“, вели Андрејан Осипов, раководител на одделот за експериментална радиобиологија и радијациона медицина во Федералниот медицински биофизички центар именуван по А. И. Бурназијан, професор на Руската академија на науките. вработен во Лабораторијата за развој на иновативни лекови при МИПТ.
Човекот е беспомошен од опасностите од вселената: сончево зрачење, галактички космички зраци, магнетни полиња, радиоактивната средина на Марс, радијационен појасЗемја, микрогравитација (бестежинска состојба).
Човештвото сериозно се стреми кон колонизирање на Марс - SpaceX ветува дека ќе испорача луѓе на Црвената планета уште во 2024 година, но некои значајни проблеми сè уште не се решени. Така, една од главните здравствени опасности за астронаутите е космичкото зрачење. Јонизирачкото зрачење ги оштетува биолошките молекули, особено ДНК, што доведува до разни нарушувања: нервниот систем, кардиоваскуларниот систем и главно рак. Научниците предлагаат да ги здружат силите и, користејќи најновите достигнувањабиотехнологијата, зголемете ја човечката радиоотпорност за да може да ја освои пространоста на длабоката вселена и да колонизира други планети.
Човечка одбрана
Телото има начини да се заштити од оштетување на ДНК и да го поправи. Нашата ДНК е постојано изложена на природно зрачење, како и активни формикислород (ROS), кои се формираат за време на нормалното клеточно дишење. Но, кога ДНК се поправа, особено во случаи на сериозно оштетување, може да се појават грешки. Акумулацијата на оштетување на ДНК се смета за една од главните причини за стареење, па зрачењето и стареењето се слични непријатели на човештвото. Сепак, клетките можат да се прилагодат на зрачењето. Се покажа дека мала доза на зрачење не само што не може да наштети, туку и да ги подготви клетките да се соочат со повисоки дози. Во моментов, меѓународните стандарди за заштита од радијација не го земаат тоа предвид. Неодамнешното истражување сугерира дека постои одреден праг на радијација, под кој се применува принципот „тешко во тренинг, лесно во битка“. Авторите на написот веруваат дека е неопходно да се проучат механизмите на радио приспособливост за да се стават во употреба.
Начини за зголемување на радиоотпорноста: 1) генска терапија, мултиплекс генетски инженеринг, експериментална еволуција; 2) биобанкарство, регенеративни технологии, инженерство на ткива и органи, индуцирано обновување на клетките, клеточна терапија; 3) радиопротектори, геропротектори, антиоксиданти; 4) хибернација; 5) деутерирана органски компоненти; 6) медицинска селекција на радиоотпорни луѓе.
Раководител на Лабораторијата за генетика на животниот век и стареење на MIPT, дописен член на Руската академија на науките, доктор по биолошки науки Алексеј Москалев објаснува: „Нашето долгорочно истражување за ефектите од мали дози јонизирачко зрачењена животниот век на модел на животни покажа дека малите штетни ефекти може да ги стимулираат своите заштитни системиклетките и телото (поправка на ДНК, протеини од топлински шок, отстранување на неодржливи клетки, вроден имунитет). Меѓутоа, во вселената, луѓето ќе се сретнат со поголем и поопасен опсег на дози на зрачење. Имаме акумулирано голема база на податоци за геропротектори. Добиеното знаење сугерира дека многу од нив функционираат според механизмот на активирање резервни способности, зголемување на отпорноста на стрес. Многу е веројатно дека таквата стимулација ќе им помогне на идните колонизатори на вселената“.
Астронаутско инженерство
Покрај тоа, радиоотпорот се разликува кај луѓето: некои се поотпорни на зрачење, други помалку. Медицинскиот избор на радиоотпорни поединци вклучува земање примероци од клетки од потенцијални кандидати и сеопфатна анализа на радиоадаптибилноста на овие клетки. Оние кои се најотпорни на радијација ќе летаат во вселената. Покрај тоа, можно е да се спроведат геномски студии на луѓе кои живеат во области со високи нивоа на позадинско зрачењеили оние кои го среќаваат по професија. Геномските разлики кај луѓето кои се помалку подложни на рак и други болести поврзани со радијација во иднина може да се изолираат и „всадат“ кај астронаутите со помош на современи методи генетски инженеринг, како што е уредувањето на геномот.
Постојат неколку опции за кои треба да се воведат гени за да се зголеми радиоотпорноста. Прво, антиоксидантните гени ќе помогнат да се заштитат клетките од реактивни видови кислород произведени од зрачење. Неколку експериментални групи веќе успешно се обидоа да ја намалат чувствителноста на зрачење користејќи такви трансгени. Сепак, овој метод нема да ве спаси од директна изложеност на зрачење, само од индиректна изложеност.
Можете да воведете гени за протеини одговорни за поправка на ДНК. Вакви експерименти веќе се направени - некои гени навистина помогнаа, а некои доведоа до зголемена геномска нестабилност, па оваа област чека ново истражување.
Повеќе ветувачки метод е употребата на радиозаштитни трансгени. Многу организми (како што се тардиградите) имаат висок степенрадиоотпорност, и ако дознаеме кои гени и молекуларни механизми стојат зад неа, тие може да се преведат кај луѓето користејќи генска терапија. За да убиете 50% од тардиградите, потребна ви е доза на зрачење 1000 пати поголема од смртоносната за луѓето. Неодамна беше откриен протеин за кој се верува дека е еден од факторите за таквата издржливост - таканаречениот супресор на штети Дсуп. Во експериментот со човечка клеточна линија, се покажа дека воведувањето на генот Dsup го намалува оштетувањето за 40%. Ова го прави генот ветувачки кандидат за заштита на луѓето од радијација.
Прибор за прва помош на борец
Лековите кои ја зголемуваат радијационата одбрана на телото се нарекуваат „радиопротектори“. До денес, постои само еден радиопротектор одобрен од FDA. Но, главните сигнални патишта во клетките кои се вклучени во процесите на сенилни патологии се исто така вклучени во одговорите на зрачењето. Врз основа на ова, геропротекторите - лекови кои ја намалуваат стапката на стареење и го продолжуваат животниот век - можат да послужат и како радиопротектори. Според базите на податоци Geroprotectors.org и DrugAge, има повеќе од 400 потенцијални геропротектори. Авторите веруваат дека ќе биде корисно да се прегледаат постоечките лекови за геро- и радиозаштитни својства.
Бидејќи јонизирачкото зрачење делува и преку реактивни видови на кислород, редокс апсорберите или, поедноставно кажано, антиоксидансите како што се глутатион, NAD и неговиот претходник NMN, можат да помогнат во справувањето со зрачењето. Вторите изгледа си играат важна улогакако одговор на оштетувањето на ДНК и затоа се од голем интерес од гледна точка на заштита од радијација и стареење.
Хипернација во хибернација
Набргу по лансирањето на првите вселенски летови, водечкиот дизајнер на Советскиот вселенска програмаСергеј Королев започна да развива амбициозен проект за лет со екипаж до Марс. Неговата идеја беше да го стави екипажот во состојба на хибернација за време на долго патување во вселената. За време на хибернацијата, сите процеси во телото се забавуваат. Експериментите со животни покажуваат дека во оваа состојба се зголемува отпорноста на екстремни фактори: намалена температура, смртоносни дозизрачење, преоптоварувања и така натаму. Во СССР, проектот Марс беше затворен по смртта на Сергеј Королев. И во моментов, Европската вселенска агенција работи на проектот Аурора за летови до Марс и Месечината, кој ја разгледува опцијата за хибернирање на астронаутите. ЕСА верува дека хибернацијата ќе обезбеди поголема безбедност за време на долготрајните автоматизирани летови. Ако зборуваме за идната колонизација на вселената, тогаш полесно е да се транспортира и заштити од радијација банка од криопрезервирани герминативни клетки, наместо популација од „подготвени“ луѓе. Но, ова очигледно нема да биде во блиска иднина, а можеби до тоа време методите за заштита на радиото ќе бидат доволно развиени за луѓето да не се плашат од просторот.
Тешка артилерија
Сите органски соединенијасодржат јаглерод-водородни врски (C-H). Сепак, можно е да се синтетизираат соединенија кои содржат деутериум, потежок аналог на водород, наместо водород. Поради поголема масаврските со деутериум потешко се раскинуваат. Сепак, телото е дизајнирано да работи со водород, па ако премногу водород се замени со деутериум, тоа може да доведе до лоши последици. Во различни организми се покажа дека додавањето на деутерирана вода го зголемува животниот век и има антиканцерогени ефекти, но повеќе од 20% деутерирана вода во исхраната почнува да има токсичен ефект. Авторите на написот сметаат дека треба да се спроведат претклинички испитувања и да се бара безбедносен праг.
Интересна алтернатива е да се замени не водородот, туку јаглеродот со потежок аналог. 13 C е само 8% потежок од 12 C, додека деутериумот е 100% потежок од водородот - таквите промени ќе бидат помалку критични за телото. Сепак, овој метод нема да заштити од кршење на N-H и O-H врските кои ги држат ДНК базите заедно. Покрај тоа, производството на 13 C во моментов е многу скапо. Меѓутоа, ако може да се намалат трошоците за производство, замената на јаглеродот може да обезбеди дополнителна човечка заштита од космичко зрачење.
„Проблем радијациона безбедностучесниците вселенски мисиимногу припаѓа на класата комплексни проблеми, што не може да се реши во еден научен центарпа дури и цела држава. Токму поради оваа причина решивме да собереме специјалисти од водечките центри во Русија и ширум светот со цел да ја научиме и консолидираме нивната визија за начините за решавање на овој проблем. Особено, меѓу руските автори на статијата има научници од ФМБЦ именувани по. А.И. Бурназјан, Институт за биомедицински проблеми на Руската академија на науките, МИПТ и други светски познати институции. За време на работата на проектот, многу од неговите учесници се сретнаа меѓусебно за прв пат и сега планираат да го продолжат заедничкото истражување што го започнаа“, заклучува координаторот на проектот Иван Озеров, радиобиолог, раководител на групата за анализа на клеточните сигнални патишта. во Сколковскиот стартап Инсилико.
Дизајнер Елена Кавина, прес-служба на MIPT
Текстот претставен подолу треба да се смета како лично мислење на авторот. бр класифицирани информации(или пристап до него) тој нема. Сè што е претставено е факти од отворени извори плус малку здрав разум („аналитика на каучот“, ако сакате).
Научна фантастика - сите овие blasters и "pew-pew" во надворешниот просторна малите борци со едно седиште - го научи човештвото сериозно да ја прецени добронамерноста на Универзумот кон топлите протеински организми. Ова е особено очигледно кога писателите на научна фантастика опишуваат патување на други планети. За жал, истражувањето на „вистинскиот простор“ наместо вообичаените неколку стотици „ками“ под заштита на магнетното поле на Земјата ќе биде потежок потфат отколку што му изгледаше на просечниот човек пред само една деценија.
Значи, тука е мојата главна поента. Психолошката клима и конфликтите во екипажот се далеку од главните проблеми со кои луѓето ќе се соочат кога организираат летови со екипаж до Марс.
Главниот проблем на лице кое патува надвор од магнетосферата на Земјата- проблем со големо „П“.
Што е космичко зрачење и зошто не умираме од него на Земјата
Јонизирачкото зрачење во вселената (надвор од неколку стотини километри блиску до Земјата што луѓето всушност го совладале) се состои од два дела.
Зрачење од Сонцето.Ова е, пред сè, " сончев ветер» - млаз честички што постојано „дува“ во сите правци од ѕвездата и што е исклучително добро за идните вселенски едрени бродови, бидејќи ќе им овозможи правилно да забрзаат за патување надвор од Сончевиот систем. Но, за живите суштества, главниот дел од овој ветер не е особено корисен. Одлично е што сме заштитени од тешко зрачење со дебел слој на атмосферата, јоносферата (онаа каде озонски дупки), а исто така и моќното магнетно поле на Земјата.
Покрај ветрот, кој се распрснува горе-долу рамномерно, нашата ѕвезда периодично пука и таканаречени соларни блесоци. Последните се исфрлање на короналната материја од Сонцето. Тие се толку сериозни што од време на време доведуваат до проблеми за луѓето и технологијата дури и на Земјата, каде што најзабавното, повторувам, е добро проверено.
Значи, ја имаме атмосферата и магнетното поле на планетата. Во веќе доста блиску простор, на оддалеченост од десет или две илјади километри од Земјата, соларен одблесокот(дури и слаб, само неколку Хирошими), еднаш во бродот, гарантирано ќе го оневозможи неговото живо полнење без најмала шанса за преживување. Немаме апсолутно ништо да го спречиме ова денес - на сегашното ниво на развој на технологии и материјали. Поради ова и само поради оваа причина, човештвото ќе мора да го одложи повеќемесечното патување до Марс додека барем делумно не го решиме овој проблем. Исто така, ќе мора да го испланирате во периоди на најмирно сонце и многу да се молите на сите технички богови.
Космички зраци.Овие сеприсутни злобни работи носат огромно количество енергија (повеќе отколку што LHC може да пумпа во честичка). Тие доаѓаат од други делови на нашата галаксија. Влегувајќи во штитот на земјината атмосфера, таков зрак влегува во интеракција со неговите атоми и се распаѓа на десетици помалку енергични честички, кои каскадираат во потоци од уште помалку енергични (но и опасни) и како резултат на тоа, сета оваа раскош е пролеани како дожд од зрачење на површината на планетата. Приближно 15% од позадинското зрачење на Земјата доаѓа од посетители од вселената. Колку повисоко живеете над морското ниво, толку е поголема дозата што ја фаќате во текот на вашиот живот. И ова се случува околу часовникот.
Како училишна вежба, обидете се да замислите што ќе се случи со вселенскиот брод и неговата „жива содржина“ ако директно ги погоди таков зрак некаде во вселената. Дозволете ми да ве потсетам дека летот до Марс ќе трае неколку месеци, за ова ќе треба да се изгради тежок брод, а веројатноста за „контакт“ опишан погоре (или дури и повеќе од еден) е доста висока. За жал, едноставно е невозможно да се игнорира за време на долги летови со жив екипаж.
Што друго?
Покрај зрачењето што од Сонцето допира до Земјата, постои и сончевото зрачење, која магнетосферата на планетата ја одбива, не ја пропушта и, што е најважно, се акумулира*. Запознајте ги читателите. Ова е Земјиниот радијационен појас (ERB). Познат е и како појас Ван Ален, како што го нарекуваат во странство. Астронаутите ќе мора да го надминат, како што велат, „со полна брзина“, за да не добијат смртоносна доза на зрачење за само неколку часа. Повторениот контакт со овој појас - ако, спротивно на здравиот разум, решиме да ги вратиме астронаутите од Марс на Земјата - лесно може да ги заврши.
*Значаен дел од честичките на појасот Ван Ален добиваат опасни брзини веќе во самиот појас. Тоа е, не само што не штити од зрачење однадвор, туку и го подобрува ова акумулирано зрачење.
Досега зборувавме за вселената. Но, не смееме да заборавиме дека Марс (за разлика од Земјата) нема речиси никакво магнетно поле**, а атмосферата е тенка и тенка, па затоа се изложени на овие негативни факторилуѓето нема да бидат само во лет.
**Добро, има малку- во близина на јужниот пол.
Оттука и заклучокот. Идните колонисти најверојатно нема да живеат на површината на планетата (како што ни беше прикажано во епскиот филм „Мисија на Марс“), туку длабоко во себе. под него.
Што треба да направам?
Пред сè, очигледно, не чувајте илузии дека сите овие проблеми ќе бидат решени брзо (во рок од десетина или две или три години). За да се избегне смртта на екипажот од зрачење болест, или ќе мораме воопшто да не го праќаме таму и да истражуваме вселена со помош на паметни машини (патем, не е најглупавата одлука), или ќе мора многу да се потрудиме, бидејќи ако сум во право, тогаш праќање луѓе до Марс со создавање постојана колонија има задача за една земја (дури и САД, дури и Русија, дури и Кина) во следниот половина век, па дури и подолго, е сосема неподнослива. Еден брод за таква мисија ќе чини сума еквивалентна на изградбата и целосното одржување на неколку ISS (види подолу).
И да, заборавив да кажам: пионерите на Марс очигледно ќе бидат „бомбаши самоубијци“, бидејќи најверојатно нема да им обезбедиме ниту патување назад, ниту долг и удобен живот на Марс во следниот половина век.
Како би можела теоретски да изгледа мисијата на Марс ако ги имаме сите ресурси и технологии на старата Земја? Споредете го она што е опишано подолу со она што го видовте култен филм„Марсовец“.
Мисија на Марс. Условно реална верзија
Прво,човештвото ќе мора да работи напорно и да изгради вселенски брод со големина на киклопи со моќна заштита од радијација, што може делумно да го компензира пеколното зрачење на екипажот надвор од магнетното поле на Земјата и да обезбеди испорака на повеќе или помалку живи колонисти на Марс - еден начин.
Како може да изгледа таков брод?
Ова е голем колос со дијаметар од десетици (или уште подобро стотици) метри, опремен со свој магнетно поле(суперспроводливи електромагнети) и извори на енергија за негово одржување ( нуклеарни реактори). Огромните димензии на структурата овозможуваат да се наполни однатре со материјали што апсорбираат зрачење (на пример, може да биде оловна пена пластика или затворени контејнери со едноставна или „тешка“ вода), кои ќе треба да се транспортираат во орбитата со децении (!) и монтирана околу релативно мала капсула за одржување на животот, каде потоа ќе ги сместиме астронаутите.
Покрај неговата големина и високата цена, бродот на Марс мора да биде проклето сигурен и што е најважно, целосно автономен во однос на контролата. За да го избавите екипажот жив, најбезбедно би било да ги ставите во вештачка кома и малку да ги изладите (само неколку степени) за да ги забавите метаболичките процеси. Во оваа состојба, луѓето а) ќе бидат помалку чувствителни на зрачење, б) окупираат помалку простори поевтино е да ги заштитите од истото зрачење.
Очигледно, покрај бродот, потребна ни е вештачка интелигенција која може самоуверено да го испорача бродот во орбитата на Марс, да ги растовари колонистите на неговата површина без да се оштети себеси или товарот во процесот, а потоа, без човечко учество, да ги врати астронаутите во свест (веќе на Марс). Сè уште немаме такви технологии, но постои надеж дека таквата вештачка интелигенција, и што е најважно политичките и економските ресурси за изградба на опишаниот брод, ќе се појават кај нас, да речеме, поблиску до средината на векот.
Добрата вест е дека марсовскиот „ферибот“ за колонистите може да биде повторно употреблив. Тој ќе мора да патува како шатл меѓу Земјата и крајната дестинација, доставувајќи пратки со „жив товар“ до колонијата за да ги замени луѓето што се откажале од „природна причина“. За да се испорача „нежив“ товар (храна, вода, воздух и опрема), не е особено потребна заштита од радијација, па затоа не е неопходно да се направи суперброд во камион на Марс. Потребен е исклучиво за испорака на колонисти и евентуално засадени семиња / млади фарми.
Второ,неопходно е однапред да се испрати опрема и резерви на вода, храна и кислород на Марс за екипаж од 6-12 лица за 12-15 години (земајќи ги предвид сите виша сила). Ова само по себе е нетривијален проблем, но да претпоставиме дека не сме ограничени во ресурси за да го решиме. Да претпоставиме дека војните и политичките пресврти на Земјата стивнаа, а целата планета работи во дует за мисијата на Марс.
Опремата што се фрла на Марс, како што требаше да претпоставите, е целосно автономен робот со вештачка интелигенција и напојуван од компактни нуклеарни реактори. Тие ќе мора методично, во текот на десет до една и пол година, прво да копаат длабок тунел под површината на црвената планета. Потоа - за уште неколку години - мала мрежа од тунели, во кои ќе треба да се влечат единици за одржување во живот и залихи за идната експедиција, а потоа сето тоа херметички ќе се состави во автономно подмарсовско село.
Се чини дека живеалиштето налик на метро е оптимално решение од две причини. Прво, ги штити астронаутите од космичките зраци веќе на самиот Марс. Второ, поради преостанатата „марсотермална“ активност на подповршината на планетата, таа е за степен или два потопло од надвор. Ова ќе биде корисно за колонистите и за заштеда на енергија и за одгледување компири на сопствениот измет.
Да разјасниме важна точка: ќе треба да изградите колонија на јужната хемисфера, каде што сè уште има преостанат магнетно поле на планетата.
Идеално, астронаутите нема да мора воопшто да излегуваат на површината (тие или воопшто нема да го видат Марс „во живо“, или ќе го видат еднаш - за време на слетувањето). Целата работа на површината ќе треба да ја вршат роботи, чии акции колонистите ќе треба да ги насочуваат од нивниот бункер во текот на нивниот краток живот (дваесет години под среќна комбинација на околности).
Трето,треба да зборуваме за самата екипа и методите за нејзино избирање.
Идеалната шема за второто би било да се бара цела Земја за... генетски идентични (монозиготни) близнаци, од кои едниот штотуку се претворил во донатор на органи (на пример, „за среќа“ доживеал сообраќајна несреќа). Звучи крајно цинично, но не дозволувајте тоа да ве спречи да го прочитате текстот до крај.
Што ни дава близнакот донатор?
Мртов близнак му дава можност на својот брат (или сестра) да стане идеален колонист на Марс. Факт е дека црвената коскена срцевина на првата, испорачана на црвената планета во контејнер дополнително заштитен од радијација, може да се трансфузира во близнакот астронаут. Ова ги зголемува шансите за преживување од зрачење, акутна леукемија и други неволји кои многу веројатно ќе му се случат на колонистот во текот на годините на мисијата.
Значи, како изгледа процесот на скрининг за идните колонисти?
Избираме неколку милиони близнаци. Чекаме да се случи нешто со еден од нив и да му понудиме понуда на преостанатиот. Се регрутираат базен од, да речеме, сто илјади потенцијални кандидати. Сега во рамките на овој базен ја вршиме конечната селекција за психолошка компатибилности професионалната соодветност.
Секако, за да се прошири примерокот, астронаутите ќе треба да се изберат низ целата Земја, а не во една или две земји.
Секако, голема помош би била некоја технологија за идентификација на кандидати кои се особено отпорни на радијација. Познато е дека некои луѓе се многу поотпорни на радијација од другите. Сигурно може да се препознае со помош на некои генетски маркери. Ако ја надополниме идејата со близнаци со овој метод, заедно тие би требало значително да ја зголемат стапката на преживување на марсовските колонисти.
Дополнително, би било корисно да се научи како да се трансфузира коскена срцевина на луѓе со нулта гравитација. Ова не е единственото нешто што треба да се измисли специјално за овој проект, но, за среќа, сè уште имаме време, а ISS сè уште се дружи во орбитата на Земјата како конкретно за тестирање на такви технологии.
П.С. Морам конкретно да направам резервација дека не сум принципиелен противник на вселенското патување и верувам дека порано или подоцна „просторот ќе биде наш“. Единственото прашање е цената на овој успех, како и времето кое човештвото ќе го потроши за да се развие потребни технологии. Мислам под влијание научна фантастикаи популарната култура, многумина од нас се прилично невнимателни во однос на разбирањето на тешкотиите што мора да се надминат на овој пат. За овој дел да биде малку поотрезнувачки« космо-оптимисти» и овој текст е напишан.
Во делови ќе ви кажам кои други опции ги имаме во врска со човечкото истражување на вселената на долг рок.